EP3676145A1 - Procede de gestion de l'etat de charge d'un vehicule hybride - Google Patents

Procede de gestion de l'etat de charge d'un vehicule hybride

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Publication number
EP3676145A1
EP3676145A1 EP18755824.2A EP18755824A EP3676145A1 EP 3676145 A1 EP3676145 A1 EP 3676145A1 EP 18755824 A EP18755824 A EP 18755824A EP 3676145 A1 EP3676145 A1 EP 3676145A1
Authority
EP
European Patent Office
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battery
charge
temperature
state
minimum
Prior art date
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Pending
Application number
EP18755824.2A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Manoela Ferreira De Araujo
Ahmed Ketfi-Cherif
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.)
Renault SAS
Original Assignee
Renault SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Renault SAS filed Critical Renault SAS
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Definitions

  • the present invention relates to a method for managing the state of charge of a traction battery of a vehicle equipped with a hybrid power unit comprising a heat engine and an electric motor.
  • Electric vehicles according to the English terminology “Electric Vehicle”, including the motor vehicle group.
  • thruster comprises an electric motor only
  • hybrid electric-electric vehicles (“HEV” according to the English terminology “Hybrid Electric Vehicle”, whose powertrain comprises an electric motor and a heat engine) are today considered to be the most promising solution for reducing CO2 emissions.
  • Li-ion cell batteries are those likely to provide the best compromise between the power density, which promotes the performance in terms of acceleration in particular, and the energy density, which promotes autonomy.
  • V volts
  • the vehicle has undergone a so-called "sustaining" phase according to the English terminology, during which the SOC has been preserved in the vicinity of this minimum threshold, by alternating phases of driving in electric mode with recuperative braking phases, see even with charging phases by use of the engine to run the electric motor in generator mode.
  • the driver manages to go up to the station, because his battery is hot, of the order of 40 ° Celsius after a big rolling on the highway. Thanks to its high temperature, it remains powerful despite its weak SOC.
  • the preservation strategy of SOC has worked well, at first in any case. Once arrived at the station, he leaves his car parked on an outdoor parking for the duration of his stay, for example during a week.
  • the battery temperature has dropped to the local ambient temperature, for example -10 ° Celsius.
  • the SOC which was sufficient to ensure a certain level of performance at 40 ° Celsius, is no longer sufficient at -10 ° Celsius: the driver is unlikely to be able to take off immediately from the car park when leaving the station. go home, and he must first raise the SOC using the engine to run the electric motor in generator mode.
  • the SOC preservation strategy has therefore finally failed, because of SOC's unsuitability for temperature. This is again a problem that the present invention proposes to solve
  • the subject of the invention is a method for managing the state of charge of a traction battery of a power unit of a hybrid vehicle. This method comprises, during a rolling phase of the vehicle to a current destination:
  • an estimation step as a function of the predicted battery temperature, of a minimum state of charge of the battery making it possible to provide, during a taxiing phase to the future destination, a predefined minimum power level
  • the step of predicting the temperature that the battery will reach may include among its parameters:
  • the time elapsed between the end of the current running and the beginning of the future taxi may be:
  • the location of the vehicle can be known from a geolocation system and a minimum temperature measured in said location that can be known from a meteorological information broadcast system
  • the room temperature variation model can be defined such as :
  • the variation is zero when the measured ambient temperature is below the minimum temperature
  • the variation is equal to a negative constant when the measured ambient temperature is above a predefined value greater than the minimum temperature
  • the variation evolves linearly between the minimum temperature and the predefined value.
  • the model of thermal inertia of the battery can be defined so that the temperature of the battery varies identically with the ambient temperature.
  • the minimum state of charge estimation step may include selecting the maximum value from a plurality of state of charge values, said plurality may include at least:
  • the plurality of state of charge values may also include a minimum state of charge to ensure a predefined lifetime for the battery.
  • the values of minimum load states to reach the current destination and to reach the future destination can be calculated in real time by a linear modeling method of evolution of the power available in the battery according to the state of the battery. battery charge.
  • the linear modeling method can be a recursive least squares method.
  • said previous estimate can then be multiplied by an omission factor ⁇ ⁇ 1.
  • the present invention also relates to a computer comprising hardware and software means implementing such a method, in particular of the "Battery Management System” (BMS) type according to the English terminology.
  • BMS Battery Management System
  • the present invention finally relates to a hybrid vehicle comprising such a computer.
  • FIGS. 1, 2, 3 and 4 illustrate, by graphs, an exemplary embodiment of the invention.
  • SOC_cible_frame For the running in progress, one can base itself on the known temperature of the battery in real time, in order to calculate a level of target SOC, called SOC_cible_frame thereafter.
  • the final target SOC is the maximum between SOC_cible_fite, SOC_cible_futur and a minimum target SOC independent of the temperature, for example the minimum SOC maintained by the function of "charge sustaining".
  • the prediction of the future battery temperature depends on:
  • This information can be known in advance, for example if future driving is scheduled and access to weather information is possible. When this is not the case, it is also possible to make forecasts based on the meteorological statistics of the region, the statistics of downtime between two runs and the identification of the thermal inertia of the battery.
  • Figure 1 illustrates with a graph an example of falling values of the ambient temperature (X) that can be used for the predictive calculation of the future temperature of the battery.
  • the prediction of the ambient temperature can be calibrated in a rather pessimistic manner, for example by taking a Tamb drop of 15 ° C constant for the positive Tambs.
  • Tamb reaches its minimum, for example - about 20 ° C in Paris, we consider that Tamb can not go below, so we take the fall of Tamb equal to 0.
  • the graph of Figure 2 illustrates, from the fall of Tamb of Figure 1, the future Tbat prediction according to current Tamb.
  • the invention exploits the link between the SOC of the battery and the maximum power available in the battery: when the SOC increases, the maximum available power also increases and vice versa.
  • This link can, for example, be characterized in tables giving the maximum available power of the battery according to its temperature and its state of charge, or by another algorithm implemented in the computer of the battery.
  • One principle of the present exemplary embodiment is to identify this link in real time by linear modeling, of the type for example of the recursive least squares method.
  • the linear modeling is coherent if one limits oneself to a restricted zone of level of SOC.
  • SOC variations are slow enough to allow a sufficient number of samples to properly identify the linear link on the restricted area.
  • Another principle of the present exemplary embodiment is to reduce the weight of the old measures in favor of the most recent ones, according to an exponential law. For this, at each stage of the recurrence, the weight of the old measurements is multiplied by a forgetting factor ⁇ ⁇ 1, thus at the (n + 1) th stage:
  • Figure 3 illustrates the convergence of SOC_cible calculation, aiming at a minimum available battery power of 45kW:
  • the principle is the same one as previously described for the calculation of SOC_cible_stud.
  • the BMS sends the projection of the maximum available power level in the battery corresponding to the current SOC and the future Tbat.
  • the level of requirement for the performance during the departure of the future taxiing may be different compared to the requirements of the current running, the targets of Pbat_max_decharge can therefore differ.
  • the final target SOC is the maximum between:
  • the invention described above therefore has the main advantage of adjusting the battery charge level according to the internal and ambient temperatures, to ensure a minimum level of performance required (whether to take off the vehicle or any other other service), for the running in progress as for the following taxi.

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Abstract

La présente invention concerne un procédé de gestion de l'état de charge d'une batterie de traction d'un groupe moto-propulseur d'un véhicule hybride. Il comporte, durant une phase de roulage du véhicule vers une destination courante : - une étape de prédiction de la température qu'atteindra la batterie, après extinction du groupe-motopropulseur, à un instant de départ vers une destination future; - une étape d'estimation, en fonction de la température de batterie prédite précédemment, d'un état de charge minimal de la batterie permettant de fournir, durant une phase de roulage vers la destination future, un niveau de puissance minimal prédéfini; - une étape de maintien de l'état de charge de la batterie au voisinage de l'état de charge minimal Application : véhicules hybrides

Description

Procédé de gestion de l'état de charge d'un véhicule hybride
La présente invention concerne un procédé pour gérer l'état de charge d'une batterie de traction d'un véhicule muni d'un groupe moto- propulseur hybride comprenant un moteur thermique et un moteur électrique.
Dans le contexte actuel de consensus autour du réchauffement climatique, la diminution des émissions de dioxyde de carbone (CO2) est un défi majeur auquel sont confrontés les constructeurs automobiles, les normes étant toujours plus exigeantes en la matière.
Outre l'amélioration constante des rendements des moteurs thermiques classiques, qui s'accompagne d'une baisse des émissions de CO2, les véhicules électriques (« EV » d'après la terminologie anglo-saxonne « Electric Vehicle », dont le groupe moto-propulseur comprend un moteur électrique uniquement) et les véhicules hybrides thermique-électrique (« HEV » d'après la terminologie anglo-saxonne « Hybrid Electric Vehicle », dont le groupe moto-propulseur comprend un moteur électrique et un moteur thermique) sont aujourd'hui considérés comme la solution la plus prometteuse pour diminuer les émissions de CO2.
Différentes technologies de stockage de l'énergie électrique ont été testées dans les dernières années afin de répondre aux besoins des EV et des HEV. Il apparaît aujourd'hui que les batteries à cellules lithium-ion (Li-ion) sont celles susceptibles de fournir le meilleur compromis entre la densité de puissance, qui favorise les performances en termes d'accélération notamment, et la densité d'énergie, qui favorise l'autonomie. Cependant, l'utilisation de cette technologie Li-ion pour constituer des batteries de traction n'est pas sans poser de nombreuses difficultés, notamment si l'on considère les niveaux de tension nécessaires, de l'ordre de 400 volts (V), ou encore si l'on considère les hauts niveaux de température générés dans la batterie durant les cycles de charge comme de décharge.
A l'heure actuelle, l'un des freins à l'essor des véhicules électriques ou hybride reste leur coût, qui demeure plus élevé que celui des véhicules thermiques classiques, à cause notamment de la batterie Li-ion de traction. Ainsi, pour convaincre les clients potentiels de passer à un EV ou un HEV, il apparaît essentiel de développer ces derniers autour de technologies à coût contenu. Il s'agit là d'un problème que la présente invention se propose de résoudre.
Dans le but de contenir les coûts, la demanderesse a donc développé et mis au point une architecture particulière de groupe moto- propulseur hybride. Comme dans toute architecture hybride classique, un moteur électrique alimenté par une batterie Li-ion vient assister un moteur thermique, les deux moteurs étant susceptibles de transmettre, alternativement ou simultanément, du couple aux roues motrices du véhicule. Mais une particularité de cette architecture, tenant notamment à son système de transmission de couple, est que le décollage du véhicule ne peut s'effectuer que par du couple purement électrique. Autrement dit, le passage du véhicule d'une vitesse nulle à une vitesse non nulle ne peut être assuré que par transmission de couple électrique, aucun couple thermique ne peut être transmis simultanément au moment du décollage. Ceci est une conséquence des solutions à coûts maîtrisés mises en œuvre dans le système de transmission. De même, le maintient du véhicule à très basse vitesse ne peut être assuré que par transmission de couple électrique, jusqu'à dépassement d'un seuil de vitesse à partir duquel du couple thermique peut être transmis simultanément aux roues. Un inconvénient de ce type d'architecture est que, si l'état de charge de la batterie (ou SOC selon l'acronyme anglo-saxon signifiant « State Of Charge ») passe en dessous d'un certain seuil permettant de fournir le niveau minimal de puissance requis pour décoller le véhicule, alors il faut temporairement immmobiliser le véhicule afin de le recharger par utilisation du moteur thermique en mode groupe électogène. Mais préserver le SOC au-dessus d'un certain seuil, et surtout choisir la valeur de ce seuil, n'est pas sans poser de nombreuse difficultés compte-tenu des multiples cas d'usage possibles. Il s'agit là encore d'un problème que la présente invention se propose de résoudre.
Pour illustrer ces difficultés, on peut considérer le cas d'usage suivant : un conducteur part d'une région de plaine pour aller skier en montagne. Après plusieurs centaines de kilomètres sur autoroute, il arrive en creux de vallée pour monter en station avec un SOC proche d'une valeur minimale autorisée par la loi de gestion de l'énergie implémentée dans le calculateur central véhicule (ou EVC selon l'abbréviation anglo-saxonne signifiant « Electric Vehicle Contrôler »). La batterie du véhicule a d'abord subi une phase dite de « charge depleting » selon la terminologie anglo-saxonne, durant laquelle on a épuisé la charge jusqu'à un SOC seuil minimal, en maximisant l'utilisation du moteur électrique. Puis le véhicule a subi une phase dite de « charge sustaining » selon la terminologie anglo-saxonne, durant laquelle on a préservé le SOC au voisinage de ce seuil minimal, en alternant des phases de roulage en mode électrique avec des phases de freinage récupératif, voir même avec des phases de recharge par utilisation du moteur thermique pour faire tourner le moteur électrique en mode génératrice. Malgré le SOC faible en creux de vallée, le conducteur parvient à monter en station, car sa batterie est chaude, de l'ordre de 40° Celsius après un gros roulage sur autouroute. Grâce à sa température élevée, elle reste performante malgré son SOC faible. La stratégie de préservation du SOC a donc bien fonctionné, dans un premier temps en tous cas. Une fois arrivé en station, il laisse sa voiture garée sur un parking extérieur pendant toute la durée de son séjour, par exemple durant une semaine. Au bout d'une semaine, la température de la batterie est descendue à la température ambiante locale, soit -10° Celsius par exemple. Le SOC, qui était suffisant pour assurer un certain niveau de performance à 40° Celsius, n'est plus suffisant à -10°Celsius : le conducteur a peu de chances de pouvoir décoller immédiatement son véhicule du parking au moment de quitter la station pour rentrer chez lui, et il devra préalablement remonter le SOC par utilisation du moteur thermique pour faire tourner le moteur électrique en mode génératrice. La stratégie de préservation du SOC a donc finalement échoué, pour cause d'inadaptation du SOC à la température. Il s'agit là encore d'un problème que la présente invention se propose de résoudre
Dans le but d'éviter ce type de situation où le SOC de la batterie est inadapté à sa température, il est connu de US8330424B2 une stratégie préventive qui utilise les informations de navigation pour connaître la température sur le lieu de destination et réguler le SOC en conséquence, en le maintenant dans une plage adaptée. Toutefois, dans le cas d'usage précédent qui inclut une phase prolongée de non utilisation du véhicule durant laquelle les conditions de température changent fortement, cette solution est inopérante et laisse le véhicule immobilisé sur le parking. Il s'agit là encore d'un problème que la présente invention se propose de résoudre. La présente invention a notamment pour but de remédier aux inconvénients et difficultés précités en déterminant un SOC minimal cible pour respecter les exigences de performance, qu'il s'agisse de décollage ou de toute autre prestation, non seulement durant le roulage actuel, mais également durant le roulage suivant. Dans le cas d'usage précédent par exemple, elle propose ainsi de remonter préventivement le SOC dès le trajet aller en prévision de la chute de température à la fin du séjour. A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de gestion de l'état de charge d'une batterie de traction d'un groupe moto- propulseur d'un véhicule hybride. Ce procédé comporte, durant une phase de roulage du véhicule vers une destination courante :
une étape de prédiction de la température qu'atteindra la batterie, après extinction du groupe-motopropulseur, à un instant de départ vers une destination future ;
une étape d'estimation, en fonction de la température de batterie prédite précédemment, d'un état de charge minimal de la batterie permettant de fournir, durant une phase de roulage vers la destination future, un niveau de puissance minimal prédéfini ;
- une étape de maintien de l'état de charge de la batterie au voisinage de l'état de charge minimal.
Dans un mode de réalisation préférentiel, l'étape de prédiction de la température qu'atteindra la batterie peut inclure parmi ses paramètres :
- un délai écoulé entre la fin du roulage courant et le début du roulage futur, et/ou ;
un modèle de variation de la température ambiante entre la fin du roulage courant et le début du roulage futur, et/ou ;
un modèle d'inertie thermique de la batterie donnant l'évolution de la température de la batterie en fonction de l'évolution de la température ambiante.
Avantageusement, le délai écoulé entre la fin du roulage courant et le début du roulage futur peut être :
obtenu directement d'un système de planification de roulages, ou ; déduit statistiquement à partir de roulages précédents obtenus d'un système de mémorisation de roulages, lesdits roulages précédents présentant des similarités avec le roulage courant, ou ;
égal à une constante.
Avantageusement également, la localisation du véhicule pouvant être connue d'un système de géolocalisation et un minimum de température mesurée en ladite localisation pouvant être connu d'un système de diffusion d'informations météorologiques, le modèle de variation de la température ambiante peut être défini tel que :
la variation est nulle lorsque la température ambiante mesurée est en dessous du minimum de température ;
la variation est égale à une constante négative lorsque la température ambiante mesurée est au dessus d'une valeur prédéfinie supérieure au minimimum de température ;
la variation évolue linéairement entre le minimum de température et la valeur prédéfinie.
Avantageusement là encore, le modèle d'inertie thermique de la batterie peut être défini de telle sorte que la température de la batterie varie de manière identique avec la température ambiante.
Dans un mode de réalisation préférentiel, l'étape d'estimation de l'état de charge minimal peut inclure de sélectionner la valeur maximum parmi une pluralité de valeurs d'état de charge, ladite pluralité pouvant inclure au moins :
une valeur d'état de charge minimal pour atteindre la destination courante, estimé en fonction de la température courante mesurée de la batterie et ;
une valeur d'état de charge minimal pour atteindre la destination future, estimé en fonction de la température précédemment prédite.
Avantageusement, la pluralité de valeurs d'état de charge peut inclure également un état de charge minimal pour assurer une durée de vie prédéfinie à la batterie. Avantageusement également, les valeurs d'états de charges minimaux pour atteindre la destination courante et pour atteindre la destination future peuvent être calculés en temps réel par une méthode de modélisation linéaire de évolution de la puissance disponible dans la batterie en fonction de l'état de charge de la batterie.
Par exemple, la méthode de modélisation linéaire peut être une méthode des moindres carrés récursive. Avantageusement, à chaque nouvelle estimation d'une valeur d'état de charge obtenue récursivement à partir de la précédente estimation, ladite estimation précédente peut alors être multipliée par un facteur d'oubli λ<1 .
La présente invention a également pour objet un calculateur comportant des moyens matériels et logiciels implémentant un tel procédé, notamment du type « Battery Management System » (BMS) selon la terminologie anglo-saxonne.
La présente invention a enfin pour objet un véhicule hybride comportant un tel calculateur.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à l'aide de la description qui suit faite en regard des figures 1 , 2, 3 et 4 annexées et qui illustrent, par des graphes, un exemple de réalisation de l'invention.
Pour bien comprendre les principes de l'invention explicités par la suite, il faut garder à l'esprit que la puissance disponible en décharge aux bornes d'une batterie, appelée Pbat par la suite, dépend :
- de son SOC : plus la batterie est déchargée, moins elle peut fournir de puissance, et vice-versa ;
- de sa température : plus la batterie est froide, moins elle peut fournir de puissance ;
- de son état de vieillissement, qui impacte la capacité totale de la batterie : plus la batterie est vieille, moins elle peut fournir de puissance. En pratique, pour maintenir disponible un certain niveau de puissance minimal requis, il faut donc assurer que la batterie reste toujours à un SOC minimal qui dépend, entre autres paramètres, de la température de la batterie. C'est l'un des rôles de la loi de gestion de l'énergie implémentée sur l'EVC, qui essaye de maintenir un état de charge batterie cible, soit par freinage récupératif, soit grâce au moteur thermique qui entraine le moteur électrique fonctionnant en mode génératrice.
Dans la suite de la présente demande, il est décrit comment, en fonction de la température interne de la batterie (« température batterie » ou Tbat par la suite) et en fonction de la température de l'air extérieur (« température ambiante » ou Tamb par la suite), on peut déterminer selon l'invention le SOC minimal cible pour respecter des exigences de performance, qu'il s'agisse de décoller le véhicule ou de toute autre prestation, non seulement durant le roulage en cours, mais également durant le roulage suivant.
Pour le roulage en cours, on peut se baser sur la température de la batterie connue en temps réel, afin de calculer un niveau de SOC cible, appelé SOC_cible_actuel par la suite.
Pour le roulage suivant, on peut se baser sur la prédiction de la température batterie future, en fonction de la température ambiante connue en temps réel, afin de calculer un niveau de SOC cible, appelé SOC_cible_futur par la suite.
Le SOC cible final est le maximum entre SOC_cible_actuel, SOC_cible_futur et un SOC cible minimum indépendant de la température, par exemple le SOC minimum entretenu par la fonction de « charge sustaining ».
PREDICTION DE LA TEMPERATURE BATTERIE
La prédiction de la température batterie future dépend :
1 . De l'inertie thermique de la batterie et du temps écoulé entre le roulage courant et le roulage futur ; 2. De la variation de température ambiante entre le roulage courant et le roulage futur.
Ces informations peuvent être connues à l'avance, par exemple si le roulage futur est programmé et si un accès aux informations météorologiques est possible. Lorsque cela n'est pas le cas, il est aussi possible de faire des prévisions basées sur les statistiques météorologiques de la région, les statistiques de temps d'arrêt entre deux roulages et l'identification de l'inertie thermique de la batterie.
La figure 1 illustre par un graphe un exemple de valeurs de chute de la température ambiante (X) que l'on peut utiliser pour le calcul prédictif de la température future de la batterie. Afin d'éviter des dégradations de puissance, on peut calibrer la prédiction de la température ambiante de façon plutôt pessimiste, par exemple en prenant une chute de Tamb de 15°C constante pour les Tamb positives. Lorsque Tamb atteint son minimum, par exemple - 20°C environ à Paris, on considère que Tamb ne pourra pas aller en dessous, on prend donc la chute de Tamb égale à 0. Une interpolation linéaire entre Tamb=0°C et Tamb= - 20°C environ est un exemple de variation de Tamb pour le calcul prédictif selon l'invention à Paris.
Ainsi, si l'on considère un temps écoulé entre le roulage courant et le roulage suivant suffisament long pour que la température de la batterie ait le temps de converger vers Tamb prédite, le graphe de la figure 2 illustre, à partir de la chute de Tamb de la figure 1 , la prédiction de Tbat future en fonction de Tamb actuelle.
ESTIMATION DU SOC CIBLE ACTUEL
L'invention exploite le lien entre le SOC de la batterie et la puissance maximale disponible dans la batterie : lorsque le SOC augmente, la puissance maximale disponible augmente également et vice-versa. Ce lien peut, par exemple, être caractérisé dans des tables donnant la puissance maximale disponible de la batterie en fonction de sa température et de son état de charge, ou par un autre algorithme implémenté dans le calculateur de la batterie.
Un principe du présent exemple de réalisation est d'identifier ce lien en temps réel par une modélisation linéaire, du type par exemple de la méthode des moindres carrés récursive. En effet, la modélisation linéaire est cohérente si on se limite à une zone restreinte de niveau de SOC. Lorsque la batterie a une capacité assez élevée (ce qui est le cas sur la plupart des véhicules hybrides), les variations de SOC sont assez lentes pour permettre un nombre suffisant d'échantillons permettant de bien identifier le lien linéaire sur la zone restreinte. Dans le présent exemple de réalisation, la méthode des moindres carrés récursive peut s'écrire de la manière suivante, où a et b désignent les coefficents réels de linéarisation et t désigne le temps : Pbat t = a t) * SOC t) + b t)
Un autre principe du présent exemple de réalisation est de diminuer le poids des anciennes mesures au profit des plus récentes, suivant une loi exponentielle. Pour cela, à chaque étape de la récurrence, on multiplie le poids des anciennes mesures par un facteur d'oubli λ<1 , ainsi à la (n+1 )ième étape :
o La 1 ère estimation est pondérée par λη
o La 2ème estimation est pondérée par λη~1
o La nème estimation est pondérée par λ
o La nouvelle estimation est pondérée par 1
Soit
m = P(t - l) x φ(0
J A(t) + fT(t) x p(t - 1) x fit)
_ Ρ(ϋ -__1_)φ(ί_) χ φτ (t) x (i - l)
Où :
Matrice de covariance (2 x 2) ertetir des paramètres (2 x 1) φ = Ve te r de commande (2 x 1)
Et :
y(t) = Pbat t
Les avantages de l'utilisation d'une telle méthode sont multiples, mais on peut citer entre autres le fait que identifier le lien en temps réel permet d'être robuste aux variations de température ou encore au vieillissement de la batterie. On peut citer également le fait que le facteur d'oubli permet de régler le « filtrage » de l'apprentissage pour le rendre plus ou moins dynamique.
Afin d'augmenter la robustesse de la méthode, il peut éventuellement être avantageux d'y ajouter des améliorations optionnelles, comme d'écarter les échantillons où les variations de SOC et/ou de Pbat sont trop importantes. Il peut s'agir de bruits de mesure ou de perturbations indésirables, ou encore il peut s'agir de pics de charges / décharges pendant lesquels la batterie est trop « excitée » et sa tension (qui est l'image de la Pbat maximun disponible) augmente de façon ponctuelle.
On peut aussi envisager d'écarter les échantillons où les variations de SOC et de Pbat sont de signes opposés, par exemple les bruits de mesure ou les erreurs transitoires.
On peut aussi envisager d'écarter les échantillons où les variations de SOC et de Pbat sont trop petites, afin d'éviter de « saturer » la linéarisation avec des échantillons en doublon, dans le cas où le véhicule reste à l'arrêt avec une faible consommation des auxiliaires par exemple.
On peut aussi envisager de rajouter un délai d'initialisation de la méthode de linéarisation avant de la prendre en compte, afin de s'assurer d'un nombre d'échantillons suffisants (et pendant ce délai, on peut utiliser une valeur par défaut pour le SOC cible par exemple).
On peut enfin envisager de saturer les coefficients de la droite identifiée, afin d'assurer une pente minimale pour faire varier le SOC, pour couvrir le cas où, dès le démarrage, si le véhicule reste longtemps à l'arrêt avec une faible consommation des auxiliaires, le délai d'initialisation ne serait pas suffisant.
La figure 3 illustre la convergence du calcul de SOC_cible, en visant une puissance batterie minimum disponible de 45kW :
• à un instant t1 :
o SOC=19%,
o Tbat=-10°C,
o Pbat=12kW,
o SOC_cible_actuel=50%
• à un instant t2 :
o SOC=26%,
o Tbat=0°C,
o Pbat=35kW,
o SOC_cible_actuel =31 %
• à un instant t3 :
o SOC=31 %,
o Tbat=0°C, Pbat=42kW
SOC cible actuel
On peut voir dans l'exemple de la figure 3 que, grâce à la linéarisation locale et au lien monotone entre Pbat et SOC, les SOC cibles calculés font remonter le SOC courant jusqu'à converger vers le SOC correspondant à Pbat cible. On peut également observer que le calcul s'adapte aussi aux changements de température de la batterie (i.e. Tbat initial = Tamb = -10°C ; Tbat final = 0°C).
ESTIMATION DU SOC CIBLE FUTUR
Le principe est le même que celui décrit précédemment pour le calcul de SOC_cible_actuel. Le BMS envoie la projection du niveau de puissance maximale disponible dans la batterie correspondant au SOC courant et à la Tbat future. Le niveau d'exigence pour la performance lors du départ du roulage futur pouvant être différent par rapport aux exigences du roulage courant, les cibles de Pbat_max_decharge peuvent donc différer. La figure 4 illustre un exemple où Tamb actuelle vaut -15°C (Tbat prédite = -20°C) et Pbat cible pour le roulage futur vaut 15kW :
• à un instant t1 :
o SOC=19%,
o Tbat au roulage suivant=-20°C,
o Pbat=5kW,
o SOC_cible_futur=37%
• à un instant t2 :
o SOC=26%,
o Tbat au roulage suivant=-20°C,
o Pbat=1 1 kW,
o SOC_cible_futur=33%
• à un instant t3 :
o SOC=31 %,
o Tbat au roulage suivant=-20°C,
o Pbat=15kW,
o SOC cible futur=31 % Comme dans le cas précédent, on peut voir dans l'exemple de la figure 4 que, grâce à la linéarisation locale et au lien monotone entre Pbat et SOC, les SOC cibles calculés font remonter le SOC courant jusqu'à converger vers le SOC correspondant à Pbat cible.
ESTIMATION DU SOC CIBLE FINAL Le SOC cible final est le maximum entre :
• le SOC cible calculé pour le roulage courant ;
• le SOC cible calculé pour le roulage futur ;
• le SOC cible minimum nécessaire pour assurer la régulation du SOC en « charge sustaining ».
L'invention décrite précédemment a donc bien pour principal avantage d'ajuster le niveau de charge batterie en fonction des températures interne et ambiante, afin de garantir un niveau de performance minimum requis (qu'il s'agisse de décoller le véhicule ou de toute autre prestation), pour le roulage en cours comme pour le roulage suivant.

Claims

REVENDICATIONS
Procédé de gestion de l'état de charge d'une batterie de traction d'un groupe moto-propulseur d'un véhicule hybride, le procédé étant caractérisé en ce qu'il comporte, durant une phase de roulage du véhicule vers une destination courante :
- une étape de prédiction de la température qu'atteindra la batterie, après extinction du groupe-motopropulseur, à un instant de départ vers une destination future ;
- une étape d'estimation, en fonction de la température de batterie prédite précédemment, d'un état de charge minimal de la batterie permettant de fournir, durant une phase de roulage vers la destination future, un niveau de puissance minimal prédéfini ;
- une étape de maintien de l'état de charge de la batterie au voisinage de l'état de charge minimal.
Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce que l'étape de prédiction de la température qu'atteindra la batterie inclut parmi ses paramètres :
- un délai écoulé entre la fin du roulage courant et le début du roulage futur, et/ou ;
- un modèle de variation de la température ambiante entre la fin du roulage courant et le début du roulage futur, et/ou ;
- un modèle d'inertie thermique de la batterie donnant l'évolution de la température de la batterie en fonction de l'évolution de la température ambiante.
Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le délai écoulé entre la fin du roulage courant et le début du roulage futur est :
- obtenu directement d'un système de planification de roulages, ou ;
- déduit statistiquement à partir de roulages précédents obtenus d'un système de mémorisation de roulages, lesdits roulages précédents présentant des similarités avec le roulage courant, ou ;
- égal à une constante. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que, la localisation du véhicule étant connue d'un système de géolocalisation et un minimum de température mesurée en ladite localisation étant connu d'un système de diffusion d'informations météorologiques, le modèle de variation de la température ambiante est défini tel que :
- la variation est nulle lorsque la température ambiante mesurée est en dessous du minimum de température ;
- la variation est égale à une constante négative lorsque la température ambiante mesurée est au dessus d'une valeur prédéfinie supérieure au minimimum de température ;
- la variation évolue linéairement entre le minimum de température et la valeur prédéfinie.
Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le modèle d'inertie thermique de la batterie est défini de telle sorte que la température de la batterie varie de manière identique avec la température ambiante.
Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce que l'étape d'estimation de l'état de charge minimal inclut de sélectionner la valeur maximum parmi une pluralité de valeurs d'état de charge, ladite pluralité incluant au moins :
- une valeur d'état de charge minimal pour atteindre la destination courante, estimé en fonction de la température courante mesurée de la batterie et ;
- une valeur d'état de charge minimal pour atteindre la destination future, estimé en fonction de la température précédemment prédite.
Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que la pluralité de valeurs d'état de charge inclut également un état de charge minimal pour assurer une durée de vie prédéfinie à la batterie.
Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que les valeurs d'états de charges minimaux pour atteindre la destination courante et pour atteindre la destination future sont calculés en temps réel par une méthode de modélisation linéaire de l'évolution de la puissance disponible dans la batterie en fonction de l'état de charge de la batterie.
9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que la méthode de modélisation linéaire est une méthode des moindres carrés récursive.
10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que, à chaque nouvelle estimation d'une valeur d'état de charge obtenue récursivement à partir de la précédente estimation, ladite estimation précédente est multipliée par un facteur d'oubli λ<1 .
1 1 . Calculateur comportant des moyens matériels et logiciels implémentant le procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes. 12. Véhicule hybride comportant un calculateur selon la revendication précédente.
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