EP3610533A1 - Procédé de régulation thermique d'un système de batterie pour une recharge rapide d'un véhicule automobile électrique - Google Patents

Procédé de régulation thermique d'un système de batterie pour une recharge rapide d'un véhicule automobile électrique

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Publication number
EP3610533A1
EP3610533A1 EP18712984.6A EP18712984A EP3610533A1 EP 3610533 A1 EP3610533 A1 EP 3610533A1 EP 18712984 A EP18712984 A EP 18712984A EP 3610533 A1 EP3610533 A1 EP 3610533A1
Authority
EP
European Patent Office
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temperature
availability
charging
battery system
duration
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP18712984.6A
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German (de)
English (en)
Inventor
Damien Pierre SAINFLOU
Michele NSOUMBI
Vincent DE FLAUGERGUES
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PSA Automobiles SA
Original Assignee
PSA Automobiles SA
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Filing date
Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H01M10/633—Control systems characterised by algorithms, flow charts, software details or the like
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    • B60L53/10—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles characterised by the energy transfer between the charging station and the vehicle
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    • Y02T90/14—Plug-in electric vehicles

Definitions

  • the field of the invention relates to a thermal control method of a motor vehicle battery system.
  • FIG. 1 diagrammatically represents a path of a motor vehicle during which a method known from the state of the art for the thermal regulation of the battery system is executed.
  • a first graph represents on the y-axis the evolution of the temperature of the battery system over time.
  • a second graph represents on the y-axis the distance of the path made between a position P0, Px where the charging station is located, and Py the destination.
  • the electrical power required for driving Pro is represented by pigmented zones between times t0 and t1, and between t3 and t4.
  • the operated recharge power Pre is represented by the pigmented zones between times t1 and t2. It can be seen when charging starts that the temperature rises rapidly, which causes interruptions in the charging operation. This temperature protection measure increases the charging time and considerably increases the travel time. In addition, it is estimated that an ultra-fast recharge causes thermal losses so high that the shock resulting heat can not be amortized by the temperature control device during the recharge operation.
  • Document WO2014008122 describes a charging solution proposing an active thermal regulation of the battery system during recharging.
  • the method provides, once the vehicle is connected to a charging station, a first phase of determining a target temperature to reach before triggering the recharge operation.
  • the recharging operation is lengthened because it is triggered only after the temperature regulation has reached the target temperature.
  • the invention relates to a method of thermal regulation of a battery system for a motor vehicle, comprising determining a target temperature of the battery system to be reached at the instant of tripping of a recharge. the battery system via a selected charging station.
  • the method further comprises determining a state of availability of the charging station and an expected instant of start of availability of the charging station for the vehicle, and in case of a state of unavailability preventing the immediate triggering of the recharge, the triggering of an active thermal regulation controlled at the target temperature before the scheduled time of commencement of availability.
  • the availability state is determined as a function of at least one planned path to reach the selected charging station and the expected time of commencement of availability is an estimate of the time of arrival of the vehicle to the charging station selected.
  • the expected instant of start of availability is a planned instant of delivery by the selected terminal of a charging current having a value of a maximum current accepted by a charging interface of the vehicle if the instant expected delivery is after the estimated time of arrival of the vehicle at the selected charging station.
  • the regulation process can take place according to two active thermal regulation modes.
  • the method further comprises determining a first and second duration, the first duration being an estimate of the time remaining before reaching the expected time of commencement of availability of the refill and the second duration being an estimate. the duration of a first mode of operation of the thermal regulation to reach the target temperature and, if the first duration is greater than the second duration, the triggering of the first operating mode is controlled when the first duration becomes equal to the second duration.
  • the second duration is calculated as a function of a maximum cooling / heating potential available by a thermal regulation device of the vehicle.
  • the method comprises a second mode of operation of the thermal regulation in which a temperature profile is configured to reach the target temperature gradually between a moment of selection of the charging station and the expected instant the beginning of the availability of the recharging and the thermal regulation of the second mode of operation is controlled by the temperature profile.
  • the method further comprises determining an estimate of a temperature variation of the battery system between the instant of selection of the charging station and the expected instant of availability start without action of the active thermal temperature regulation, and only in case of a temperature estimated at the expected time of start of availability which is different from the target temperature the method allows the triggering of the active thermal regulation.
  • the target temperature is calculated according to a duration of the expected recharge, a planned charging power and a maximum temperature threshold of charging end.
  • the maximum temperature threshold at the end of recharging is equal to a tripping threshold for limiting the charging current of the battery system.
  • a motor vehicle having a control device which is configured to perform the method according to any one of the embodiments described above.
  • the thermal preconditioning of the battery system prevents the occurrence of current limitations. Indeed, the thermal mass of the battery system dampens the thermal shock resulting from the operation of a high power recharge. As a result, the charging current accepted by the charging interface of the vehicle is constantly at its maximum. The recharge time is reduced. Moreover, thanks to the invention it is not necessary to dimension excessively the thermal control device so that it can maintain a compatible operating temperature of a high power recharge.
  • FIG. 1 has been described in the presentation of the state of the art to illustrate a known thermal regulation process
  • FIG. 2 represents a block diagram of the functions of an electric vehicle involved in the implementation of the thermal regulation method according to the invention
  • FIG. 3 represents a graphic sequence describing the thermal regulation method according to the invention
  • FIG. 4 represents a first mode of operation of the thermal regulation method
  • FIG. 5 represents a second mode of operation of the thermal regulation method.
  • the invention relates to electric charging operations of a battery system and finds a particularly advantageous application for compatible vehicles so-called ultra fast charging stations providing a charging power greater than 50 kW.
  • the invention will be described for an electric motor vehicle battery system.
  • FIG. 2 schematizes part of the functions of the electric vehicle involved in the implementation of the method.
  • the invention also applies to electric hybrid vehicles having a charging interface.
  • the vehicle comprises functional devices 21 to 26 which will be described later, including a control device 22 (also called supervisor) responsible for controlling the functional devices of the vehicle.
  • an electric motor vehicle comprises an electric traction module 26 comprising a wheel train and an electric machine 27.
  • an electric traction module 26 comprising a wheel train and an electric machine 27.
  • the electric traction module 26 consumes electrical power supplied by a power battery system 21 when it is driven to provide torque to the wheels and generates electrical power when it is driven to recharge the battery system 21.
  • the power battery system 21 mainly supplies the traction module 26.
  • the battery system is formed of several electric cells and comprises a control device whose function is to control the cycles of recharge and discharge during driving the vehicle.
  • a temperature control device that can act in a passive regulation mode so as to prevent the electric cells from exceeding critical operating limits, for example a minimum temperature threshold of about 15 ° C and a maximum temperature threshold of about 60 ° C.
  • the temperature control device is able to impose current limitations to reach 0 amps when the temperature of the battery system reaches 60 ° C.
  • the battery system 21 comprises means for measuring its activity parameters and is able to provide information concerning its activity parameters that can be used for its control by the vehicle control device 22, in particular a level of state of charge. , an instantaneous operating temperature, the voltage across the battery, the charging / discharging current, an accepted charging current depending on the state of charge state and the instantaneous temperature, the internal resistance, the parameters of health status, ability.
  • the temperature control device of the battery system 21 also operates in an active thermal regulation mode by cooperating with a thermodynamic cycle loop type thermal regulation device 23.
  • the thermal regulation device 23 consists of a hydraulic circuit comprising at least one compressor, a condenser, an expander and an evaporator and in which circulates a coolant. The circuit cooperates with the battery system 21 via heat exchangers to cool or heat the battery system.
  • the hydraulic circuit of the heat transfer fluid of the thermal control device 23 is arranged to evacuate and to provide heat energy to the thermal mass of the battery system 21 via heat exchangers.
  • a bypass circuit of the thermal control device 23 is especially dedicated to the thermal regulation of the system 21 and comprises for this purpose heat exchangers, of the plate or tubular type, in contact with the components forming the thermal mass of the battery system 21.
  • the bypass circuit of the thermal regulation device 23 comprises components of control of the circulation of the coolant (for example valves and temperature sensors) controlled by the control device 22.
  • the control device 22 controls the control components by a temperature setpoint and an activation signal of the thermal regulation .
  • the thermal control device 23 is used to cool the passenger compartment, the cooling / heating potential of the thermal control device 23 is shared between the need of the battery system and the need for the passenger compartment. A distribution of the cooling potential is then provided.
  • the thermal regulation device 23 provides status information the control device 22 concerning the cooling / heating potential for controlling the circulation of the coolant.
  • the electric vehicle 20 comprises a navigation device 25 adapted to operate road navigation functions by means of a vehicle location device (for example satellite technology), road maps, route planner, a road traffic informant and road services.
  • a vehicle location device for example satellite technology
  • road maps for example road maps
  • route planner for example
  • road traffic informant for example
  • road services for carrying out the thermal regulation process
  • the navigation device 25 provides a travel distance, a remaining travel time to reach a selected charging station and road traffic information. This is in no way an exhaustive list and other navigation data can be used for the execution of the control process. In the following description will be described the use that is made of the navigation data by the thermal control method.
  • the navigation device 25 includes a service module for the management of the electric charging at charging stations listed in a remote information system 28. More specifically, the electric charging service module has location maps of electric charging stations and informative databases providing the attributes of each terminal. In particular, the recharging service module is able to indicate the available charging power of a terminal, a state of availability of the recharge and a possible triggering time of the recharge. In addition, the recharging service module provides an advance reservation function of an electric charging station to ensure the availability of the terminal. It will be noted that the recharging service module communicates with the remote information system 28 to obtain in real time the information relating to the charging stations (recharging power, state of availability, possible triggering time of a recharge, charging time). expectation, geographical location, cost of recharge, etc.). For this purpose, the navigation device 25 of the vehicle communicates with the information system 28 via radiofrequency communication means (cellular telephone network for example).
  • radiofrequency communication means cellular telephone network for example.
  • the navigation device 25 is an onboard module of the vehicle. It is also conceivable that it performs all or part of its functions by means of a portable device of the driver, for example a mobile telephone equipment equipped with a specific application for managing the electric charging of the vehicle. For this purpose, there are short-distance communication means (wired or radiofrequency) between the portable device of the driver and the navigation device 25 of the vehicle.
  • the vehicle 20 includes a charging interface 24 which is intended to cooperate with an electric charging terminal 29 connected to the electrical network.
  • the charging interface 24 connects to the charging station 29 via electric cables or wireless charging technology.
  • the charging interface 24 is compatible with a range of high power electric charging powers, and in particular so-called fast recharges with electrical power greater than 50kW and up to 350kW.
  • fast recharges with electrical power greater than 50kW and up to 350kW.
  • the average losses of the battery system in heat energy are of the order of fifty kilowatts.
  • the resulting rise in temperature of the battery system can quickly trigger current limit measurements if the initial charging temperature is already in the order of forty degrees.
  • control device 22 comprises integrated circuit computers for executing piloting and navigation programs necessary for the operation of the vehicle.
  • the supervisor is responsible for controlling and coordinating the equipment of the powertrain of the vehicle 20, in particular the battery system 21, the thermal regulation device 23, the traction module 26, the charging interface 24 and the navigation device 25. .
  • the control device 22 is able to execute the thermal regulation method of the battery system according to the invention. In a centralized functional distribution, all the steps of the control method are performed by the control device 22. In a decentralized distribution mode, some of the steps are distributed in the equipment described above.
  • the thermal regulation process is operated when the vehicle is in a taxi situation and is moving towards a charging station until the moment of tripping of the electric charging. It has the advantage of operating a thermal pre-conditioning of the battery system to prevent the occurrence of current limitations during the electric charging.
  • the thermal shock is such that it can not be cashed by the action of the regulating device 23. Thanks to the invention, it is damped by the thermal mass of the battery system 21 whose temperature has been previously lowered.
  • FIG. 3 represents a graphical sequence of the operation of the thermal regulation method and FIGS. 4 and 5 represent the variation of the temperature of the battery system 21 during the execution of the thermal regulation process.
  • step 300 the vehicle is in circulation and is shown at a time ta in Figure 4.
  • the driver selects a charging terminal 29 according to the availability status of the charging stations present at proximity of its planned path shown in the lower part of Figure 4.
  • the navigation device 25 includes a functionality compiling the information of the planned path and the electric charging services provided by the information system 28.
  • the driver will preferably choose a terminal proposing a fast recharge that can deliver a charging current that is equal to the maximum recharge current accepted by the charging interface 24 of the vehicle.
  • the driver selects at the instant of ta start of the planned route the charging terminal 29 which is located at a location PI corresponding to a moment te on the planned path.
  • the driver has planned to move in accordance with the planned path in the navigation device 25.
  • the planned path comprises a first section TA, between its location PO at time ta and the location PI of the charging station which will be reached at estimated instant te, and a second section TRB between the location PI and the location P2.
  • the supervisor determines the attributes of the charging terminal 29, in particular the geographical location of the terminal on the planned path TRA, the available charging power and a state indicating whether the terminal is free, occupied or reserved for an estimate of the time of arrival at the terminal te.
  • the method determines a state of availability and a planned instant of te start of availability of the charging station.
  • the availability state is determined based on at least the scheduled path TRA to reach the selected charging station.
  • the expected time of start of availability is calculated based on the estimate of the expected journey time Dpar of the vehicle to reach the selected charging station.
  • the expected instant of start of availability te of the charging station is the estimation of the instant of arrival of the vehicle at the charging station 29.
  • the navigation device 25 detects a waiting time expected at the arrival of the vehicle to release access to the terminal, the waiting time is added to the arrival time te to calculate the start time availability.
  • the terminal is able to deliver a fast charging power that is equal to or greater than 50kW, the expected instant of start of availability is further calculated according to a waiting time of availability of the fast charging power.
  • the method then comprises a step of checking the recharge power available by the terminal with regard to a predetermined threshold, for example fixed at 50kW or more.
  • the instant of availability start is a planned instant of delivery by the selected terminal 29 of a charging current having a value of the maximum current accepted by the charging interface 24 of the vehicle if the expected instant of delivery is later than the estimation of the time of arrival of the vehicle at the selected charging station 29.
  • a waiting time can be provided for stations having several terminals and whose electrical power of a terminal can be lowered temporarily to power all the terminals.
  • step 302 the method then checks whether the expected instant of start of availability of the recharge te is equal to the instant ta corresponding to the moment of selection of the charging terminal 29. In case of a positive result, the process would then go to step 313. We will describe this phase in the following description.
  • the method has identified a travel time Dpar before the arrival time at the terminal te. This is an opportunity to thermally pre-condition the battery system 21 before triggering the recharge operation at the instant te.
  • the method determines a target temperature Tcib of the battery system to be reached for triggering the recharge provided by the selected terminal 29.
  • the target temperature is a value or a range of value. For example, it can be estimated that the initial target charging temperature for accepting a fast charge is between a minimum operating limit of the battery system STmin (for example 15 ° C) and about 25 ° C.
  • the target temperature may be chosen as the maximum limit of the value range to avoid excessive power consumption of the thermal controller.
  • the target temperature Tcib is a predetermined value configured in the supervisor, for example this value is between 15 ° C and 25 ° C.
  • the predetermined value Tcib is calibrated according to a reference charging mode (having a fixed recharge depth which is for example 60% of the total capacity of the battery system and a predetermined duration) determined in vehicle design which ensures that the Current limitations will not trigger during a fast charge. More precisely, the target temperature Tcib is configured so that the thermal mass of the battery system 21 prevents a rise in temperature beyond the maximum threshold STmax.
  • the control device 22 calculates the target temperature Tcib according to the instantaneous state of the battery system 21. This mode is advantageous in particular for refills of little depth of recharge, for example less than 30% of the capacity of the battery system. More precisely, the target temperature Tcib is calculated according to a predicted recharge duration, the available recharge power (50kw or more) and a maximum end-of-charge temperature threshold STmax, fixed in the example of Figure 4 at 55 ° C which corresponds to a maximum temperature threshold triggering current limitations. The current limitations are lower than the instantaneous charging current and are configured to reduce the charging current to reduce the temperature rise of the battery to zero charge current.
  • the duration of the planned recharge is calculated by taking as input parameter the planned path T A.
  • This discharge estimation mode calculates an estimate of the state of charge of the battery system 21 on arrival at terminal 29 at the instant te and then determines a predicted recharge depth.
  • the control device then calculates an estimate of the recharge time from the predicted charging depth, the maximum charging current accepted by the battery system 21 and the charging power available at the terminal 29.
  • the charging duration corresponds to an uninterrupted charging operation controlled by the maximum accepted charging current.
  • the control device 22 calculates a temperature rise estimate Vmt.
  • the control device 22 determines the value of the target temperature Tcib. Note that in the case of fast charging, the charging current reaches a value preventing a drop or maintenance of the temperature of the battery system even under the action of the control device 23. [040] It is added that the estimation of the state of charge level of the battery system 21 is calculated as a function of the state of charge at the instant ta, the planned path TRA and an estimate of the necessary electrical power Pro to traverse the section TRA.
  • the control device 22 has power consumption models as a function of a planned path for estimating the state of charge variation for the planned path.
  • the method comprises determining an estimate of a temperature variation Prf of the battery system 21 between the instant of selection of the charging terminal ta and the expected instant of beginning of availability without action of the active thermal temperature regulation, and only in case of a final estimated temperature Tfin at the expected instant of availability start t which is different from the target temperature Tcib, the method further authorizes the triggering the active thermal regulation.
  • the estimate of the temperature variation Prf on the section TRA brings the battery system to a final temperature Tfin compatible with the target temperature Tcib or the target temperature range, then the active thermal regulation will not be necessary . This avoids unnecessary power consumption.
  • the temperature variation estimate Prf provides a final estimated value Tfin without any action of the active temperature control.
  • the temperature variation Prf is calculated as a function of the climatic conditions of rolling and the necessary electrical power Pro to traverse the section TRA.
  • step 304 a series of checks on the temperature of the battery system 21 are executed.
  • a step 305 the method verifies whether the final estimated value of temperature Tfin is equal to the target temperature Tcib. In case of result positive, the process returns to the initial step 301. Otherwise, the method then checks at a step 306 if the instantaneous temperature Tbat of the battery system 21 is equal to the target temperature Tcib. In the case of a positive result, the process returns to the initial step 301. Otherwise, the process proceeds to the next step 307.
  • step 307 the method determines a duration Dreg of the thermal regulation operation to reach the target temperature Tcib as a function of the instantaneous temperature of the battery system 21 corresponding to the estimate of the temperature variation Prf on the section TRA.
  • the duration Dreg is estimated by means of temperature control models recorded in the control device 22 of the vehicle and an operating mode of the thermal regulation.
  • the temperature regulation time Dreg is calculated as a function of a heat energy potential (cooling or heating potential) by the temperature control device 23.
  • the thermal regulation operation mode is a control mode for which the cooling or heating potential is at the maximum level allowed by the regulating device 23 for the battery system 21.
  • the heat energy potential for the battery system 21 depends on the distribution between
  • a distribution strategy of the control device 22 may provide a predetermined distribution weighting between the thermal need of the passenger compartment and the thermal need of the battery system if necessary. total that is greater than the maximum capacity of the regulating device 23.
  • the method checks whether the duration Dreg is equal to or greater than the remaining time of the course Dpar. In case of a positive result, the thermal regulation operation is triggered from the instant ta and the process proceeds to step 309. This scenario is not the situation represented in FIG. 4.
  • the triggering of the active thermal regulation is triggered according to one of the two thermal regulation modes presented below and by the double-ended temperature lines. Ml and M2 in Figure 4.
  • the selection between the first and the second mode is a function of a configuration parameter of the control device 22.
  • step 310 in a first thermal regulation mode Ml, the triggering of the thermal regulation operation is postponed to a future instant tbl for which the regulation time Dreg becomes equal to the remaining duration of the trip Dpar .
  • Tbl corresponds to a moment of the planned path TRA between the instant ta and the instant te.
  • This first regulation mode saves the battery system electrical energy because the temperature of the battery system will reach the target temperature Tcib precisely at the instant of the beginning of availability of the recharge, either at the arrival of the vehicle at the charging station, or at a later time if a waiting time is expected.
  • this first thermal regulation mode Ml uses the maximum cooling / heating potential available by the regulating device 23 for the battery system.
  • step 311 in a second thermal regulation mode M2, the triggering of the thermal regulation operation is triggered from the instant ta (moment of selection of the charging station).
  • a temperature profile is configured so as to reach the target temperature Tcib gradually from the moment of selection of the charging terminal ta and the expected instant te of the beginning of availability of charging, and the thermal regulation is controlled according to the temperature profile M2.
  • the temperature variation has a lower slope because the cold applied instantaneously is lower than that of the first mode Ml.
  • This mode is interesting especially to preserve a constant cabin comfort.
  • the control device 22 at the instant activates the triggering of the thermal regulation and transmits the progressive temperature profile as a temperature regulation setpoint.
  • step 312 This phase corresponds to the instant of arrival at the charging station 29.
  • the battery system 21 is pre-conditioned under compatible temperature conditions of the ultra-fast charging operation for a Pre charging power which is greater than 50kW.
  • the vehicle is plugged into the selected charging station 29 and the electric charging is triggered with a charging power Pre greater than 50kW.
  • the planned recharging operation is performed without the appearance of limitation of the charging current because the rise in temperature is fully damped by the thermal mass of the battery system. 21.
  • the recharging operation is performed without the effect of thermal regulation if the thermal mass is able to completely dampen the rise in temperature, or under the action of a thermal regulation.
  • the recharge power Pre is kept constant throughout its operation.
  • the thermal preconditioning being performed during the journey of the vehicle to the terminal 29 and during the waiting time at the terminal if necessary, the time of the charging operation is reduced.
  • the temperature of the battery system reaches the maximum temperature threshold STmax.
  • the driver wishes to continue the journey immediately, he will have to wait for a drop in temperature until a moment after which the path will be resumed to make the path T B.
  • This drop in temperature is operated passively or it is possible that the device control 22 operates an active thermal regulation at the end of the charging operation.
  • the target temperature Tcib is calculated so that the end of charging temperature reaches a value allowing an optimal driving electric power Pro at the end of charging td.
  • This situation is illustrated in FIG. 5.
  • the references of FIG. 5 are kept identical to FIG. 4 and the thermal regulation mode that is executed is the first regulation mode M1 that has been described in FIG.
  • the process executes similarly to the situation of FIG. 4 except that the active thermal regulation controlled by the temperature setpoint Tcib is triggered at time tb2.
  • the target temperature Tcib is configured at the value of the minimum temperature threshold STmin, for example at 15 ° C.
  • the minimum temperature threshold corresponds to a temperature limit below which the operation of the battery system is not optimal (degradation of performance, accelerated aging for example).
  • This threshold may correspond to a threshold for which the thermal regulation device supplies heat to the battery system when its temperature reaches this threshold.
  • the electric traction module is able to operate optimally without the risk of occurrence of limitation of current produced due to a high end-of-charge temperature. .
  • the driver can start the second section from the moment td. The recharge operation is reduced.
  • step 313 The flow of the method is now described in step 313.
  • step 302 the method has detected that the moment of start of availability of the refill is equal to the instant ta. In this situation, which is different from the scenarios illustrated in FIGS. 4 and 5, the vehicle is already connected to the charging station 29 and the charging power can be triggered from the moment on.
  • the method calculates a target temperature Tcib.
  • step 314 if the method detects that the instantaneous temperature Tbat is different from the target temperature Tcib, or a compatible temperature range of the electric charging, the control device 22 triggers a thermal regulation operation at the same time.
  • step 315 The target temperature setpoint calculated in step 313 is transmitted to the thermal control device 23.
  • the electric recharge is triggered with a charging power Pre greater than 50kW.
  • a charging power Pre greater than 50kW Pre greater than 50kW.

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Abstract

L'invention concerne un procédé de régulation thermique d'un système de batterie (21) pour un véhicule automobile, comportant la détermination d'une température cible du système de batterie (21) à atteindre à l'instant de déclenchement d'une recharge prévue du système de batterie par une borne de recharge sélectionnée (29). Selon l'invention, le procédé comporte en outre la détermination d'un état de disponibilité de la borne de recharge et d'un instant prévu de début de disponibilité de la borne de recharge (29) pour le véhicule, et en cas d'état d'indisponibilité empêchant le déclenchement immédiat de la recharge, le déclenchement d'une régulation thermique active pilotée à la température cible préalablement à l'instant prévu de début de disponibilité. L'invention s'applique aux véhicules automobiles électriques et hybrides électriques disposant d'une interface de recharge.

Description

PROCEDE DE REGULATION THERMIQUE D'UN SYSTEME DE BATTERIE POUR UNE RECHARGE RAPIDE D'UN VEHICULE AUTOMOBILE ELECTRIQUE
[001] Le domaine de l'invention concerne un procédé de régulation thermique d'un système de batterie de véhicule automobile.
[002] La mise en circulation de véhicules automobiles électriques a entraîné le déploiement de stations de recharge sur les routes. Il est possible aujourd'hui d'effectuer des trajets de longue distance grâce à la présence de ces stations de recharge sur les autoroutes. Pour réduire le temps de recharge il est prévu que certaines stations seront équipées de bornes dites de recharge rapide ou ultra rapide fournissant une puissance de recharge pouvant atteindre 350 kW.
[003] Comme on le sait, lors de la recharge électrique, la température du système de batterie augmente en fonction du courant de recharge. Les systèmes de batteries sont régulés en température dans une plage de fonctionnement approximativement entre 20°C et 55°C, et sous forte sollicitation, il est usuel de réguler activement la température pour la maintenir à environ 45°C. Lors de la recharge, lorsque la température atteint une limite de protection en température, la régulation thermique provoque la réduction de la puissance de recharge acceptée par le système de batterie jusqu'à l'arrêt temporaire de l'opération de recharge à des températures proches de 60°C. Ce phénomène est habituel lors de parcours de longue distance durant lesquels la température initiale de recharge est maintenue proche de la limite de protection. En figure 1, nous avons représenté schématiquement un trajet d'un véhicule automobile au cours duquel est exécuté un procédé connu de l'état de la technique pour la régulation thermique du système de batterie. Un premier graphique représente sur l'axe des ordonnées l'évolution de la température du système de batterie au fil du temps. En partie inférieure, un deuxième graphique représente sur l'axe des ordonnées la distance du parcours réalisée entre une position P0, Px où se situe la station de recharge, et Py la destination. La puissance électrique nécessaire au roulage Pro est représentée par des zones pigmentées entre les instants tO et tl, et entre t3 et t4. A l'instant tl, le véhicule a atteint la borne de recharge. La puissance de recharge opérée Pre est représentée par les zones pigmentées entre les instants tl et t2. On constate lorsque la recharge débute que la température augmente rapidement ce qui provoque des interruptions de l'opération de recharge. Cette mesure de protection en température augmente le temps de recharge et allonge considérablement le temps de trajet. Par ailleurs, on estime qu'une recharge ultra-rapide provoque des pertes thermiques tellement élevées que le choc thermique qui en résulte ne peut être amorti par le dispositif de régulation de température lors de l'opération de la recharge.
[004] On connaît le document WO2014008122 décrivant une solution de recharge proposant une régulation thermique active du système de batterie durant la recharge. Le procédé prévoit, une fois que le véhicule est branché à une borne de recharge, une première phase de détermination d'une température cible à atteindre avant de déclencher l'opération de recharge. Cependant, l'opération de recharge est allongée car celle-ci n'est déclenchée qu'une fois que la régulation thermique a atteint la température cible.
[005] Il existe donc un besoin de réduire le temps d'opération lors d'une recharge électrique à une borne dite rapide ou ultrarapide. En particulier, on souhaite proposer un véhicule automobile capable d'amortir le choc thermique provoqué par une borne de recharge dite ultra rapide (puissance supérieure à 50kW) et d'accepter plusieurs opérations de recharge lors d'un trajet de longue distance sans apparition de limitation de courant sur une borne rapide.
[006] Plus précisément, l'invention concerne un procédé de régulation thermique d'un système de batterie pour un véhicule automobile, comportant la détermination d'une température cible du système de batterie à atteindre à l'instant de déclenchement d'une recharge prévue du système de batterie par une borne de recharge sélectionnée. Selon l'invention, le procédé comporte en outre la détermination d'un état de disponibilité de la borne de recharge et d'un instant prévu de début de disponibilité de la borne de recharge pour le véhicule, et en cas d'état d'indisponibilité empêchant le déclenchement immédiat de la recharge, le déclenchement d'une régulation thermique active pilotée à la température cible préalablement à l'instant prévu de début de disponibilité.
[007] Avantageusement, l'état de disponibilité est déterminé en fonction d'au moins un trajet planifié pour atteindre la borne de recharge sélectionnée et l'instant prévu de début de disponibilité est une estimation de l'instant d'arrivée du véhicule à la borne de recharge sélectionnée. [008] En variante, l'instant prévu de début de disponibilité est un instant prévu de délivrance par la borne sélectionnée d'un courant de recharge ayant une valeur d'un courant maximum accepté par une interface de recharge du véhicule si l'instant prévu de délivrance est postérieur à l'estimation de l'instant d'arrivée du véhicule à la borne de recharge sélectionnée.
[009] Le procédé de régulation peut se dérouler selon deux modes de régulation thermique active. Le procédé comporte en outre la détermination d'une première et d'une deuxième durée, la première durée étant une estimation de la durée restante avant d'atteindre l'instant prévu de début de disponibilité de la recharge et la deuxième durée étant une estimation de la durée d'un premier mode d'opération de la régulation thermique pour atteindre la température cible et, si la première durée est supérieure à la deuxième durée, le déclenchement du premier mode d'opération est commandé lorsque la première durée devient égale à la deuxième durée.
[010] Selon une variante, la deuxième durée est calculée en fonction d'un potentiel maximum de refroidissement/chauffage disponible par un dispositif de régulation thermique du véhicule. [011] Par ailleurs, le procédé comporte un deuxième mode d'opération de la régulation thermique dans lequel un profil de température est configuré de manière à atteindre la température cible progressivement entre un instant de sélection de la borne de recharge et l'instant prévu de début de disponibilité de la recharge et la régulation thermique du deuxième mode d'opération est pilotée par le profil de température. [012] Préférentiellement, le procédé comporte en outre la détermination d'une estimation d'une variation de température du système de batterie entre l'instant de sélection de la borne de recharge et l'instant prévu de début de disponibilité sans action de la régulation thermique active de température, et seulement en cas d'une température estimée à l'instant prévu de début de disponibilité qui est différente de la température cible le procédé autorise le déclenchement de la régulation thermique active.
[013] Plus précisément, la température cible est calculée en fonction d'une durée de la recharge prévue, d'une puissance de recharge prévue et d'un seuil de température maximum de fin de recharge.
[014] De plus, pour que le courant de recharge reste à son maximum tout au long de la recharge prévue, le seuil de température maximum de fin de recharge est égal à un seuil de déclenchement de limitation du courant de recharge du système de batterie.
[015] Il est prévu selon l'invention, un véhicule automobile comportant un dispositif de contrôle qui est configuré pour exécuter le procédé selon l'un quelconque des modes de réalisations décrits ci- dessus. [016] Grâce à l'invention, le pré-conditionnement thermique du système de batterie empêche l'apparition de limitations de courant. En effet, la masse thermique du système de batterie amortit le choc thermique résultant de l'opération d'une recharge haute puissance. En conséquence, le courant de recharge accepté par l'interface de recharge du véhicule est constamment à son maximum. La durée de recharge est alors réduite. Par ailleurs, grâce à l'invention il n'est pas nécessaire de dimensionner démesurément le dispositif de régulation thermique pour qu'il puisse maintenir une température de fonctionnement compatible d'une recharge haute puissance. [017] D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description détaillée qui suit comprenant des modes de réalisation de l'invention donnés à titre d'exemples nullement limitatifs et illustrés par les dessins annexés, dans lesquels : la figure 1 a fait l'objet d'une description lors de la présentation de l'état de la technique pour illustrer un procédé de régulation thermique connu ; la figure 2 représente un synoptique des fonctions d'un véhicule électrique intervenant dans la mise en œuvre du procédé de régulation thermique selon l'invention ; la figure 3 représente une séquence graphique décrivant le procédé de régulation thermique selon l'invention ;
. la figure 4 représente un premier mode d'opération du procédé de régulation thermique ; la figure 5 représente un deuxième mode d'opération du procédé de régulation thermique.
[018] L'invention concerne les opérations de recharge électrique d'un système de batteries et trouve une application particulièrement avantageuse pour les véhicules compatibles des stations de recharge dites ultra rapides fournissant une puissance de recharge supérieure à 50 kW. L'invention sera décrite pour un système de batterie de véhicule automobile électrique. En figure 2, on a schématisé une partie des fonctions du véhicule électrique 20 intervenant dans la mise en œuvre du procédé. Toutefois, l'invention s'applique également aux véhicules hybrides électriques disposant d'une interface de recharge. Le véhicule comporte des dispositifs fonctionnels 21 à 26 qui seront décrits par la suite, dont un dispositif de contrôle 22 (appelé également superviseur) en charge de piloter les dispositifs fonctionnels du véhicules.
[019] Typiquement, un véhicule automobile électrique comporte un module de traction électrique 26 comprenant un train de roues et une machine électrique 27. On représente ici un module de traction disposant d'une unique machine électrique sur pont, mais l'invention s'applique également aux modules de traction électriques comportant deux machines électriques ou plus et pouvant être montées selon d'autres configurations connues de l'homme du métier. Le module de traction électrique 26 consomme de la puissance électrique fournie par un système de batterie de puissance 21 lorsqu'il est piloté pour fournir un couple aux roues et génère de la puissance électrique lorsqu'il est piloté pour recharger le système de batterie 21.
[020] Le système de batteries de puissance 21 alimente principalement le module de traction 26. Conventionnellement, le système de batterie est formé de plusieurs cellules électriques et comporte un dispositif de contrôle dont la fonction est de piloter les cycles de recharge et de décharge lors du roulage du véhicule. En outre, il comporte un dispositif de contrôle de température pouvant agir selon un mode de régulation passif de manière à empêcher les cellules électriques de dépasser des limites de fonctionnement critique, par exemple un seuil de température minimal égal à environ 15°C et un seuil de température maximal égal à environ 60°C. A cet effet, le dispositif de contrôle de température est apte à imposer des limitations de courant pour atteindre 0 ampères lorsque la température du système de batterie atteint 60°C. Le système de batterie 21 comporte des moyens de mesures de ses paramètres d'activités et est apte à fournir des informations concernant ses paramètres d'activité utilisables pour son pilotage par le dispositif de contrôle 22 du véhicule, notamment un niveau d'état de charge, une température instantanée de fonctionnement, la tension aux bornes de la batterie, le courant de recharge/décharge, un courant de recharge accepté en fonction du niveau d'état de charge et de la température instantanée, la résistance interne, les paramètres d'état de santé, la capacité.
[021] En outre, le dispositif de contrôle de température du système de batterie 21 fonctionne également selon un mode de régulation thermique active en coopérant avec un dispositif de régulation thermique 23 de type boucle à cycle thermodynamique. Typiquement, le dispositif de régulation thermique 23 est constitué d'un circuit hydraulique comportant au moins un compresseur, un condenseur, un détendeur et un évaporateur et dans lequel circule un fluide caloporteur. Le circuit coopère avec le système de batterie 21 via des échangeurs thermiques pour refroidir ou réchauffer le système de batterie.
[022] Classiquement, le circuit hydraulique du fluide caloporteur du dispositif de régulation thermique 23 est agencé pour évacuer et pour fournir de l'énergie calorifique à la masse thermique du système de batterie 21 via des échangeurs thermiques. Si le dispositif de régulation thermique 23 est utilisé pour refroidir et chauffer d'autres équipements, par exemple le condenseur du circuit de climatisation de l'habitacle, un circuit de dérivation du dispositif de régulation thermique 23 est spécialement dédié à la régulation thermique du système de batterie 21 et comporte à cet effet des échangeurs thermiques, de type plaque ou tubulaire, en contact avec les composants formant la masse thermique du système de batterie 21. On notera que le circuit de dérivation du dispositif de régulation thermique 23 comporte des composants de contrôle de la circulation du fluide caloporteur (par exemple des vannes et capteurs de température) piloté par le dispositif de contrôle 22. Le dispositif de contrôle 22 pilote les composants de contrôle par une consigne de température et un signal d'activation de la régulation thermique.
[023] Par ailleurs, si le dispositif de régulation thermique 23 est utilisé pour refroidir l'habitacle, le potentiel de refroidissement/chauffage du dispositif de régulation thermique 23 est partagé entre le besoin du système de batterie et le besoin de l'habitacle. Il est alors prévu une répartition du potentiel de refroidissement. Le dispositif de régulation thermique 23 fournit des informations d'état au dispositif de contrôle 22 concernant le potentiel de refroidissement/chauffage pour piloter la circulation du fluide caloporteur.
[024] De plus, le véhicule électrique 20 comporte un dispositif de navigation 25 apte à opérer des fonctions de navigation routière au moyen d'un dispositif de localisation du véhicule (par technologie satellitaire par exemple), de cartes géographiques routières, d'un planificateur d'itinéraire, d'un informateur de trafic routier et de services routiers. Pour l'exécution du procédé de régulation thermique le dispositif de navigation 25 fournit une distance de parcours, un temps de parcours restant pour atteindre une borne de recharge sélectionnée et des informations de trafic routier. Il ne s'agit en aucun d'une liste exhaustive et d'autres données de navigation peuvent être utilisées pour l'exécution du procédé de régulation. On décrira dans la suite de la description l'utilisation qui est faite des données de navigation par le procédé de régulation thermique.
[025] Par ailleurs, le dispositif de navigation 25 comporte un module de service pour la gestion de la recharge électrique auprès de stations de recharge répertoriées dans un système d'information distant 28. Plus précisément, le module de service de recharge électrique dispose de cartes de localisation des bornes de recharge électrique et de bases de données informatives renseignant les attributs de chaque borne. En particulier, le module de service de recharge est apte à indiquer la puissance de recharge disponible d'une borne, un état de disponibilité de la recharge et un instant de déclenchement possible de la recharge. De plus, le module de service de recharge propose une fonction de réservation par anticipation d'une borne de recharge électrique afin d'assurer la disponibilité de la borne. On notera que le module de service de recharge communique avec le système d'information distant 28 pour obtenir en temps réel les informations relatives aux stations de recharge (puissance de recharge, état de disponibilité, instant de déclenchement possible d'une recharge, temps d'attente, localisation géographique, coût de la recharge, etc.). A cet effet, le dispositif de navigation 25 du véhicule communique avec le système d'information 28 via des moyens de communication radiofréquence (réseau de téléphonie cellulaire par exemple).
[026] On ajoutera que le dispositif de navigation 25 est un module embarqué du véhicule. Il est également envisageable qu'il exécute tout ou partie de ses fonctions au moyen d'un dispositif portable du conducteur, par exemple un équipement de téléphonie mobile équipée d'une application spécifique pour la gestion de la recharge électrique du véhicule. A cet effet, il est prévu des moyens de communication courte distante (filaire ou radiofréquence) entre le dispositif portable du conducteur et le dispositif de navigation 25 du véhicule.
[027] Par ailleurs, le véhicule 20 comporte une interface de recharge 24 qui est destinée à coopérer avec une borne de recharge électrique 29 connectée au réseau électrique. L'interface de recharge 24 se relie à la borne de recharge 29 via des câbles électriques ou par technologie de recharge sans fil. L'interface de recharge 24 est compatible d'une plage de puissances électriques de recharge haute puissance, et en particulier les recharges dites rapides ayant puissance électrique supérieure à 50kW et pouvant atteindre 350kW. Lors d'une recharge électrique dite ultra rapide de 350kW, on estime que les pertes moyennes du système de batterie en énergie calorifique sont de l'ordre d'une cinquantaine de kilowatts. La montée en température du système de batterie qui en résulte peut déclencher rapidement des mesures de limitations de courant si la température initiale de recharge est déjà de l'ordre d'une quarantaine de degrés.
[028] Enfin, le dispositif de contrôle 22 comporte des calculateurs à circuits intégrés pour l'exécution de programmes de pilotages et de navigation nécessaires au fonctionnement du véhicule. Le superviseur a pour fonction de piloter et coordonner les équipements du groupe motopropulseur du véhicule 20, notamment le système de batterie 21, le dispositif de régulation thermique 23, le module de traction 26, l'interface de recharge 24 et le dispositif de navigation 25.
[029] Le dispositif de contrôle 22 est apte à exécuter le procédé de régulation thermique du système de batterie selon l'invention. Dans une répartition fonctionnelle centralisée, toutes les étapes du procédé de régulation sont exécutées par le dispositif de contrôle 22. Dans un mode de répartition décentralisée, une partie des étapes sont distribuées dans les équipements décrits ci-dessus. Le procédé de régulation thermique est opéré lorsque le véhicule est en situation de roulage et se dirige vers une borne de recharge jusqu'à l'instant de déclenchement de la recharge électrique. Il a pour avantage d'opérer un pré-conditionnement thermique du système de batterie pour empêcher l'apparition de limitations de courant lors de la recharge électrique. Le choc thermique est tel qu'il ne peut pas être encaissé par l'action du dispositif de régulation 23. Grâce à l'invention, il est amorti par la masse thermique du système de batterie 21 dont la température a été préalablement abaissée. La figure 3 représente une séquence graphique de l'opération du procédé de régulation thermique et les figures 4 et 5 représentent la variation de la température du système de batterie 21 lors de l'exécution du procédé de régulation thermique.
[030] A l'étape 300, le véhicule est en circulation et est représenté à un instant ta sur la figure 4. A cette phase, le conducteur sélectionne une borne de recharge 29 en fonction des états de disponibilité des bornes de recharge présentes à proximité de son trajet planifié représenté sur la partie inférieure de la figure 4. Le dispositif de navigation 25 comporte une fonctionnalité compilant les informations du trajet planifié et les services de recharge électrique fournis par le système d'information 28. Afin de réduire le temps de recharge, le conducteur choisira de préférence une borne proposant une recharge rapide pouvant délivré un courant de recharge qui est égal au courant de recharge maximum accepté par l'interface de recharge 24 du véhicule. Via son interface de navigation, le conducteur sélectionne à l'instant ta de début du trajet planifié la borne de recharge 29 qui se situe à une localisation PI correspondant à un instant te sur le trajet planifié. Le conducteur a prévu de se déplacer conformément au trajet planifié dans le dispositif de navigation 25. Le trajet planifié comporte un premier tronçon T A, entre sa localisation PO à l'instant ta et la localisation PI de la borne de recharge qui sera atteinte à l'instant estimé te, et un deuxième tronçon TRB entre la localisation PI et la localisation P2.
[031] A une étape 301, le superviseur détermine les attributs de la borne de recharge 29, notamment la localisation géographique de la borne sur le trajet planifié TRA, la puissance de charge disponible et un état indiquant si la borne est libre, occupée ou réservée à une estimation de l'instant d'arrivée à la borne te. En particulier, le procédé détermine un état de disponibilité et un instant prévu te de début de disponibilité de la borne de recharge. L'état de disponibilité est déterminé en fonction d'au moins le trajet planifié TRA pour atteindre la borne de recharge sélectionnée. Ainsi, l'instant prévu de début de disponibilité te est calculé en fonction de l'estimation de la durée prévue de trajet Dpar du véhicule pour atteindre la borne de recharge sélectionnée. Comme on le voit sur les figures 4, 5, l'instant prévu de début de disponibilité te de la borne de recharge est l'estimation de l'instant d'arrivée du véhicule à la borne de recharge 29.
[032] Toutefois, d'autres scénarios sont possibles. Si le dispositif de navigation 25 détecte un temps d'attente prévu à l'arrivée du véhicule pour libérer l'accès à la borne, le temps d'attente est ajouté à l'instant d'arrivée te pour calculer l'instant de début de disponibilité. [033] Si la borne est en capacité de délivrer une puissance de recharge rapide qui est égale ou supérieure à 50kW, l'instant prévu de début de disponibilité te est calculé en outre en fonction d'une durée d'attente de disponibilité de la puissance de recharge rapide. Le procédé comprend alors une étape de vérification de la puissance de recharge disponible par la borne au regard d'un seuil prédéterminé, fixé par exemple à 50kW ou plus. L'instant de début de disponibilité est un instant prévu de délivrance par la borne sélectionnée 29 d'un courant de recharge ayant une valeur du courant maximum accepté par l'interface de recharge 24 du véhicule si l'instant prévu de délivrance est postérieur à l'estimation de l'instant d'arrivée du véhicule à la borne de recharge sélectionnée 29. Un temps d'attente peut être prévu pour les stations disposant de plusieurs bornes et dont la puissance électrique d'une borne peut être abaissée temporairement pour alimenter toutes les bornes.
[034] A une étape 302, le procédé vérifie ensuite si l'instant prévu de début de disponibilité de la recharge te est égal à l'instant ta correspondant au moment de sélection de la borne de recharge 29. En cas de résultat positif, le procédé passerait alors à l'étape 313. Nous décrirons cette phase dans la suite de la description.
[035] Dans ce scénario de roulage ce n'est pas le cas, car le véhicule doit encore parcourir le tronçon TRA. Il s'agit donc d'un cas d'état d'indisponibilité de la borne de recharge 29 empêchant le déclenchement immédiat de la recharge, le procédé passe alors à l'étape 303.
[036] A l'étape 303, le procédé a identifié une durée de parcours Dpar avant l'instant d'arrivée à la borne te. Il s'agit d'une opportunité permettant de pré-conditionner thermiquement le système de batterie 21 avant de déclencher l'opération de recharge à l'instant te. Le procédé détermine une température cible Tcib du système de batterie à atteindre pour le déclenchement de la recharge prévue par la borne sélectionnée 29. La température cible est une valeur ou une plage de valeur. Par exemple, on peut estimer que la température cible initiale de recharge pour accepter une recharge rapide soit comprise entre une limite de fonctionnement minimum du système de batterie STmin (par exemple 15°C) et 25°C environ. La température cible pourra être choisie comme étant la borne maximale de la plage de valeur pour éviter une consommation électrique excessive du dispositif de régulation thermique.
[037] A cet effet, dans une première variante, la température cible Tcib est une valeur prédéterminée configurée dans le superviseur, par exemple cette valeur est comprise entre 15°C et 25°C. La valeur prédéterminée Tcib est calibrée en fonction d'un mode de recharge référence (ayant une profondeur de recharge fixe qui est par exemple 60% de la capacité totale du système de batterie et une durée prédéterminée) déterminé en conception du véhicule qui assure que les limitations de courant ne se déclencheront pas lors d'une recharge rapide. Plus précisément, la température cible Tcib est configurée pour que la masse thermique du système de batterie 21 empêche une montée en température au delà du seuil maximum STmax.
[038] Dans une deuxième variante, le dispositif de contrôle 22 calcule la température cible Tcib en fonction de l'état instantané du système de batterie 21. Ce mode est avantageux notamment pour les recharges de peu de profondeur de recharge, par exemple inférieures à 30% de la capacité du système de batterie. Plus précisément, la température cible Tcib est calculée en fonction d'une durée de la recharge prévue, de la puissance de recharge disponible (50kw ou plus) et d'un seuil de température maximum de fin de recharge STmax, fixé dans l'exemple de la figure 4 à 55°C qui correspond à un seuil de température maximal déclenchant des limitations de courant. Les limitations de courant sont inférieures au courant instantané de recharge et sont configurées pour réduire le courant de recharge afin de réduire la montée en température de la batterie jusqu'à un courant de recharge nul. [039] Plus précisément, la durée de la recharge prévue est calculée en prenant en paramètre d'entrée le trajet planifié T A. Ce mode d'estimation de la décharge calcule une estimation du niveau d'état de charge du système de batterie 21 à l'arrivée à la borne 29 à l'instant te et détermine alors une profondeur de recharge prévue. Le dispositif de contrôle calcule alors une estimation de la durée de recharge à partir de la profondeur de recharge prévue, du courant de recharge maximum accepté par le système de batterie 21 et la puissance de recharge disponible par la borne 29. La durée de recharge correspond à une opération de recharge sans interruption pilotée par le courant de recharge maximum accepté. De la durée de recharge prévue et du courant de charge maximum accepté, le dispositif de contrôle 22 calcule une estimation de montée en température Vmt. Ensuite, en soustrayant la valeur de montée en température Vmt du seuil de température maximum de fin de recharge STmax, le dispositif de contrôle 22 détermine la valeur de la température cible Tcib. On notera que dans le cas de la recharge rapide, le courant de recharge atteint une valeur empêchant une baisse ou le maintien de la température du système de batterie même sous l'action du dispositif de régulation 23. [040] On ajoute que l'estimation du niveau d'état de charge du système de batterie 21 est calculée en fonction de l'état de charge à l'instant ta, du trajet planifié TRA et d'une estimation de la puissance électrique nécessaire Pro pour parcourir le tronçon TRA. Le dispositif de contrôle 22 dispose de modèles de consommation électrique en fonction d'un trajet planifié pour estimer la variation d'état de charge pour le trajet planifié. [041] En outre, à une étape 304, le procédé comporte la détermination d'une estimation d'une variation de température Prf du système de batterie 21 entre l'instant de sélection de la borne de recharge ta et l'instant prévu de début de disponibilité te sans action de la régulation thermique active de température, et seulement en cas d'une température estimée finale Tfin à l'instant prévu de début de disponibilité te qui est différente de la température cible Tcib, le procédé autorise en outre le déclenchement de la régulation thermique active. En effet, si l'estimation de la variation de température Prf sur le tronçon TRA amène le système de batterie à une température finale Tfin compatible de la température cible Tcib ou de la plage de température cible, alors la régulation thermique active ne sera pas nécessaire. On évite ainsi une consommation électrique inutile. L'estimation de variation de température Prf fournit une valeur estimée finale Tfin sans action de la régulation thermique active. La variation de température Prf est calculée en fonction des conditions climatiques de roulage et de la puissance électrique nécessaire Pro pour parcourir le tronçon TRA.
[042] Comme illustré en figure 4, à la suite de l'étape 304 une succession de vérifications concernant la température du système de batterie 21 sont exécutées. A une étape 305, le procédé vérifie si la valeur estimée finale de température Tfin est égale à la température cible Tcib. En cas de résultat positif, le procédé retourne à l'étape initiale 301. Sinon, le procédé vérifie ensuite à une étape 306 si la température instantanée Tbat du système de batterie 21 est égale à la température cible Tcib. En cas de résultat positif, le procédé retourne à l'étape initiale 301. Sinon, le procédé passe à l'étape suivante 307. [043] A l'étape 307, le procédé détermine une durée Dreg de l'opération de régulation thermique pour atteindre la température cible Tcib en fonction de la température instantané du système de batterie 21 correspondant à l'estimation de la variation de température Prf sur le tronçon TRA. La durée Dreg est estimée au moyen de modèles de régulation de température enregistrés dans le dispositif de contrôle 22 du véhicule et d'un mode d'opération de la régulation thermique. La durée de régulation de température Dreg est calculée en fonction d'un potentiel d'énergie calorifique (potentiel de refroidissement ou de chauffage) par le dispositif de régulation thermique 23. Le mode d'opération de régulation thermique est un mode de régulation pour lequel le potentiel de refroidissement ou de chauffage est au niveau maximum permis par le dispositif de régulation 23 pour le système de batterie 21. [044] Comme on le sait, le potentiel d'énergie calorifique pour le système de batterie 21 dépend de la répartition entre l'habitacle et le système de batterie 21. Dans une variante, une stratégie de distribution du dispositif de contrôle 22 peut prévoir une pondération de répartition prédéterminée entre le besoin thermique de l'habitacle et le besoin thermique du système de batterie en cas de besoin total qui est supérieur à la capacité maximale du dispositif de régulation 23. [045] A l'étape 308, le procédé vérifie si la durée Dreg est égale ou supérieure à la durée restante du parcours Dpar. En cas de résultat positif, l'opération de régulation thermique est déclenchée dès l'instant ta et le procédé passe à l'étape 309. Ce scénario n'est pas la situation représentée en figure 4.
[046] Si la durée Dreg est inférieure à la durée de parcours restante Dpar, alors le déclenchement de la régulation thermique active est déclenchée selon l'un des deux modes de régulation thermique présenté ci-dessous et par les lignes de températures en double trait Ml et M2 sur la figure 4. La sélection entre le premier et le deuxième mode est fonction d'un paramètre de configuration du dispositif de contrôle 22.
[047] A l'étape 310, dans un premier mode de régulation thermique Ml, le déclenchement de l'opération de régulation thermique est reporté à un instant futur tbl pour lequel la durée de régulation Dreg devient égale à la durée restante de parcours Dpar. Tbl correspond à un instant du trajet planifié TRA compris entre l'instant ta et l'instant te. Ce premier mode de régulation permet d'économiser l'énergie électrique du système de batterie car la température du système de batterie atteindra la température cible Tcib précisément à l'instant te de début de disponibilité de la recharge, soit à l'arrivée du véhicule à la borne de recharge, soit à un instant postérieur si un temps d'attente est prévu. De plus, ce premier mode de régulation thermique Ml utilise le potentiel de refroidissement/chauffage maximum disponible par le dispositif de régulation 23 pour le système de batterie. On notera que le contrôle de durée de la régulation Dreg et de la durée de parcours restant Dpar est opéré au fil du trajet T A et que le dispositif de contrôle 22 à l'instant tbl active le déclenchement de la régulation thermique active qui est alors pilotée à la température cible Tcib. Le dispositif de régulation thermique 23 reçoit la température cible Tcib calculée à l'étape 303 comme consigne de régulation thermique. [048] A l'étape 311, dans un deuxième mode de régulation thermique M2, le déclenchement de l'opération de régulation thermique est déclenché dès l'instant ta (instant de sélection de la borne de recharge). Pour l'opération de ce deuxième mode de régulation M2, un profil de température est configuré de manière à atteindre la température cible Tcib progressivement dès l'instant de sélection de la borne de recharge ta et l'instant prévu te de début de disponibilité de la recharge, et la régulation thermique est pilotée en fonction du profil de température M2. On notera que la variation de température présente une pente inférieure car le froid appliqué instantanément est inférieur à celle du premier mode Ml. Ce mode est intéressant notamment pour préserver un confort habitacle constant. A la différence du premier mode, le dispositif de contrôle 22 à l'instant ta active le déclenchement de la régulation thermique et transmet le profil de température progressif comme consigne de régulation thermique.
[049] Ensuite, quand la température du système de batterie 21 atteint la température cible Tcib, le procédé passe à l'étape 312. Cette phase correspond à l'instant te d'arrivée à la borne de recharge 29. Le système de batterie 21 est pré-conditionné dans des conditions de température compatibles de l'opération de recharge ultra rapide pour une puissance de recharge Pre qui est supérieure à 50kW. A cette étape 312, le véhicule est branché sur la borne de recharge sélectionnée 29 et la recharge électrique est déclenchée avec une puissance de recharge Pre supérieure à 50kW.
[050] Comme on le voit sur la figure 4, après l'instant te, l'opération de recharge prévue est réalisée sans apparition de limitation du courant de recharge car la montée de température est entièrement amortie par la masse thermique du système de batterie 21. L'opération de recharge est exécutée sans action d'une régulation thermique si la masse thermique est en capacité d'amortir complètement la montée en température, ou sous l'action d'une régulation thermique. La puissance de recharge Pre est maintenue constante tout au long de son opération. De plus, le préconditionnement thermique étant réalisé pendant le trajet du véhicule jusqu'à la borne 29 et pendant le temps d'attente à la borne le cas échéant, le temps de l'opération de recharge est réduit. [051] A l'instant td, comme le montre la figure 4, la température du système de batterie atteint le seuil de température maximum STmax. Si le conducteur désire poursuivre le trajet immédiatement, il devra attendre une baisse de la température jusqu'à un instant te après lequel le trajet sera repris pour effectuer le trajet T B. Cette baisse de température est opérée passivement ou il est envisageable que le dispositif de contrôle 22 opère une régulation thermique active en fin de l'opération de recharge.
[052] Pour éviter ce temps d'attente, dans une variante du procédé la température cible Tcib est calculée pour que la température de fin de recharge atteigne une valeur permettant une puissance électrique de roulage Pro optimale dès la fin de la recharge td. Cette situation est illustrée en figure 5. Les références de la figure 5 sont maintenues identiques à la figure 4 et le mode de régulation thermique qui s'exécute est le premier mode de régulation Ml qui a été décrit en figure 4. Dans cette situation le procédé s'exécute similairement à la situation de la figure 4 à la différence que la régulation thermique active pilotée par la consigne de température Tcib se déclenche à l'instant tb2.
[053] A la différence de la figure 4, la température cible Tcib est configurée à la valeur du seuil de température minimal STmin, par exemple à 15°C. Pour rappel, le seuil de température minimal correspond à une limite de température en dessous de laquelle le fonctionnement du système de batterie n'est pas optimal (dégradation de performance, vieillissement accéléré par exemple). Ce seuil peut correspondre à un seuil pour lequel le dispositif de régulation thermique fournit de la chaleur au système de batterie lorsque sa température atteint ce seuil. Dans ce mode de régulation thermique, après la recharge à l'instant td, le module de traction électrique est en capacité de fonctionner de façon optimale sans risque d'apparition de limitation de courant produite à cause d'une température de fin de recharge élevée. Le conducteur peut commencer le deuxième tronçon dès l'instant td. L'opération de recharge est réduite.
[054] On décrit maintenant le déroulement du procédé à l'étape 313. A l'étape 302, le procédé a détecté que l'instant de début de disponibilité de la recharge te est égal à l'instant ta. Dans cette situation différente des scénarios illustrés par les figures 4 et 5, le véhicule est déjà branché à la borne de recharge 29 et la puissance de recharge peut être déclenchée dès l'instant ta. Similairement à l'étape 303, le procédé calcule une température cible Tcib. A l'étape 314, si le procédé détecte que la température instantanée Tbat est différente de la température cible Tcib, ou d'une plage de température compatible de la recharge électrique, le dispositif de contrôle 22 déclenche une opération de régulation thermique à l'étape 315. La consigne de température cible calculée à l'étape 313 est transmise au dispositif de régulation thermique 23. Sinon le procédé passe à l'étape 312 sans opération de régulation thermique. A cette étape 312, la recharge électrique est déclenchée avec une puissance de recharge Pre supérieure à 50kW. [055] Nous avons décrit dans les figures 3 à 5, un scénario dans lequel le véhicule n'a pas encore atteint la borne sélectionnée. Dans un autre scénario de roulage le véhicule est déjà branché à la borne, la sélection de la borne se réalise lors de l'appareillage du véhicule à la borne. Cependant, pour une raison inhérente à la borne, le courant de recharge pouvant être délivré par la borne à l'instant du branchement est inférieur au courant maximum accepté par l'interface de recharge 24, voire nul. Le dispositif de contrôle détermine un instant prévu de début de disponibilité de la recharge en consultant les données d'état de disponibilité directement auprès de la borne via l'interface de recharge. L'instant prévu de début de disponibilité est alors l'instant possible de déclenchement de la recharge par la borne sélectionnée permettant de délivrer le courant maximum accepté par l'interface de recharge 24 du véhicule. Ainsi, le procédé profite du temps d'attente pour opérer le pré-conditionnement thermique du système de batterie.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de régulation thermique d'un système de batterie (21) pour un véhicule automobile, comportant la détermination (303) d'une température cible (Tcib) du système de batterie à atteindre à l'instant de déclenchement d'une recharge prévue du système de batterie par une borne de recharge sélectionnée (29), caractérisé en ce qu'il comporte en outre la détermination (301) d'un état de disponibilité de la borne de recharge (29) et d'un instant prévu de début de disponibilité (te) de la borne de recharge (29) pour le véhicule, et en cas d'état d'indisponibilité empêchant le déclenchement immédiat de la recharge, le déclenchement (309 ;310 ;311) d'une régulation thermique active pilotée à la température cible (Tcib) préalablement à l'instant prévu de début de disponibilité (te).
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'état de disponibilité est déterminé en fonction d'au moins un trajet planifié (T A) pour atteindre la borne de recharge sélectionnée (29), et en ce que l'instant prévu de début de disponibilité (te) est une estimation de l'instant d'arrivée du véhicule à la borne de recharge sélectionnée (29).
3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'instant prévu de début de disponibilité (te) est un instant prévu de délivrance par la borne sélectionnée (29) d'un courant de recharge ayant une valeur d'un courant maximum accepté par une interface de recharge (24) du véhicule si l'instant prévu de délivrance est postérieur à l'estimation de l'instant d'arrivée du véhicule à la borne de recharge sélectionnée (29).
4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comporte en outre la détermination (307) d'une première et d'une deuxième durée (Dpar, Dreg), la première durée (Dpar) étant une estimation de la durée restante avant d'atteindre l'instant prévu de début de disponibilité (te) de la recharge et la deuxième durée (Dreg) étant une estimation de la durée d'un premier mode d'opération (Ml) de la régulation thermique pour atteindre la température cible (Tcib) et, si la première durée (Dpar) est supérieure à la deuxième durée (Dreg), le déclenchement du premier mode d'opération est commandé lorsque la première durée devient égale à la deuxième durée.
5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que la deuxième durée (Dreg) est calculée en fonction d'un potentiel maximum de refroidissement/chauffage disponible par un dispositif de régulation thermique (23) du véhicule.
6. Procédé selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un deuxième mode d'opération (M2) de la régulation thermique dans lequel un profil de température est configuré de manière à atteindre la température cible (Tcib) progressivement entre un instant de sélection de la borne de recharge (ta) et l'instant prévu de début de disponibilité de la recharge (te) et en ce que la régulation thermique du deuxième mode d'opération est pilotée par le profil de température.
7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comporte en outre la détermination (304) d'une estimation d'une variation de température (Prf) du système de batterie entre l'instant de sélection de la borne de recharge (ta) et l'instant prévu de début de disponibilité (te) sans action de la régulation thermique active de température, et seulement en cas d'une température estimée (Tfin) à l'instant prévu de début de disponibilité (te) qui est différente de la température cible (Tcib) le procédé autorise le déclenchement de la régulation thermique active.
8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la température cible (Tcib) est calculée en fonction d'une durée de la recharge prévue, d'une puissance de recharge prévue et d'un seuil de température maximum de fin de recharge (STmax).
9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que le seuil de température maximum de fin de recharge (STmax) est égal à un seuil de déclenchement de limitation du courant de recharge du système de batterie.
10. Véhicule automobile comportant un dispositif de contrôle (22), caractérisé en ce que le dispositif de contrôle (22) est configuré pour exécuter le procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes.
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