EP4373698A1 - Véhicule comprenant une batterie rechargeable et des moyens de détermination d'une puissance maximale admissible pour la batterie lors d'une phase de charge - Google Patents

Véhicule comprenant une batterie rechargeable et des moyens de détermination d'une puissance maximale admissible pour la batterie lors d'une phase de charge

Info

Publication number
EP4373698A1
EP4373698A1 EP22743507.0A EP22743507A EP4373698A1 EP 4373698 A1 EP4373698 A1 EP 4373698A1 EP 22743507 A EP22743507 A EP 22743507A EP 4373698 A1 EP4373698 A1 EP 4373698A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
power
battery
maximum
batpinpowermap
during
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Pending
Application number
EP22743507.0A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Laurent OLLIVIER
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.)
Ampere SAS
Original Assignee
Ampere 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 Ampere SAS filed Critical Ampere SAS
Publication of EP4373698A1 publication Critical patent/EP4373698A1/fr
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L7/00—Electrodynamic brake systems for vehicles in general
    • B60L7/10—Dynamic electric regenerative braking
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/12—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries responding to state of charge [SoC]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40—Drive Train control parameters
    • B60L2240/54—Drive Train control parameters related to batteries
    • B60L2240/545—Temperature
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40—Drive Train control parameters
    • B60L2240/54—Drive Train control parameters related to batteries
    • B60L2240/549—Current
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Y—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2200/00—Type of vehicle
    • B60Y2200/90—Vehicles comprising electric prime movers
    • B60Y2200/91—Electric vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Y—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2200/00—Type of vehicle
    • B60Y2200/90—Vehicles comprising electric prime movers
    • B60Y2200/92—Hybrid vehicles
    • Y—GENERAL 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Definitions

  • TITLE Vehicle comprising a rechargeable battery and means for determining a maximum admissible power for the battery during a charging phase
  • the subject of the invention is electric battery management systems, and in particular on-board electric battery management systems intended to propel an electric or hybrid motor vehicle.
  • Motor vehicle batteries can either be recharged on electrical terminals when the vehicle is stationary, or be recharged by recovering, through the electric motor, part of the kinetic energy of the vehicle when the latter is decelerating. . Such energy recovery is commonly referred to as regenerative braking. Batteries can deteriorate or age and thus reduce their ability to store energy. This aging depends on the conditions in which the batteries are used when a vehicle is in motion.
  • the charging power exceeds a predetermined threshold depending at least on the chemical nature and the dimensions of the cells of the battery, the latter loses its integrity.
  • the manufacturers of such batteries provide a map indicating the maximum power admissible for the battery according to its temperature and its state of charge during a charging phase by means of a power supply terminal.
  • the battery is also rechargeable during a driving phase, during a braking phase or when lifting the foot, known as the regeneration phase.
  • the maximum admissible power is higher here but can only be applied for a shorter period of about ten seconds in order not to damage the battery.
  • the manufacturers then developed a second map of the maximum admissible power for the battery according to its temperature and its state of charge during a regeneration phase.
  • the regeneration phase proves to be longer than the duration defined by said second map, the battery is likely to be damaged.
  • a so-called modulation strategy is then implemented by a battery management system BMS (for “Battery Management System” in English) in order to gradually limit the quantity of power supplied to the battery. .
  • BMS Battery Management System
  • Such a strategy consists of a limitation of the maximum admissible power, at each instant of the regeneration phase, which depends both on a value read in the first map of maximum admissible power values during the charging phase and on a value read in the second mapping of maximum allowable power values during the regeneration phase. In other words, it is a matter of gradually switching from a limitation of the maximum admissible power value resulting from the second map to a limitation of the maximum admissible power value read in the first map.
  • this strategy is only used during the regeneration phase but in no case during the charging phase.
  • the battery is then deprived of high charging power, which when allowed for a predefined period of time, does not damage the battery.
  • the charging potential of the battery during the charging phase is therefore only partially exploited.
  • the object of the invention is therefore to improve the power supply systems of the motor vehicle battery during the charging phases.
  • the subject of the invention is a system for supplying a rechargeable electric storage battery for a motor vehicle with electric or hybrid propulsion, the battery being rechargeable during regeneration phases and during load, the system comprising means for determining a maximum admissible power for the battery.
  • the means for determining the maximum admissible power for the battery comprise a first map making it possible to read a first maximum power from the temperature and the state of charge of the battery, a second map making it possible to read a second maximum power at from the temperature and the state of charge of the battery, the first map comprising first maximum power values corresponding to a regeneration phase and the second map comprising second maximum power values corresponding to a charging phase of the battery, and means for calculating said maximum admissible power for the battery during the charging phase as a function of the first maximum power and of the second maximum power.
  • calculation means are configured to exploit the first mapping and the second mapping for implement the modulation strategy during the battery charging phase.
  • the modulation strategy then makes it possible to gradually increase the charging power until it reaches a first value of maximum admissible charging power resulting from the first mapping and corresponding to the state of charge and the temperature of the battery at the moment t.
  • the first admissible maximum charging power value is greater than a corresponding second maximum charging power value which is derived from the second mapping.
  • the evolution of the maximum admissible load power will then substantially follow the values resulting from the first map for a predetermined duration before gradually decreasing to reach a second maximum power value resulting from the second map.
  • the maximum admissible power will substantially follow the maximum power values indicated in the second map as the load progresses.
  • the calculation means are configured to calculate the sum of the first power assigned a first coefficient a(t) between 0 and 1 and of the second power assigned a second coefficient equal to 1 - a(t) .
  • the first coefficient a(t) is chosen so as to obtain a limitation chosen between the first maximum power (if it is equal to one), the second maximum power (if it is equal to 0) and a weighting of these two powers if it is between 0 and 1.
  • the calculation means are configured to adjust the value of the first power so as to be less than or equal to a predetermined threshold value when the first coefficient a(t) is equal to 1. Battery durability is affected when there is a large difference between the first charge power and the second charge power at equivalent temperature and state of charge.
  • the calculation means are configured to maintain the first coefficient a(t) at 1 for a predetermined duration.
  • it is a question of calculating said maximum admissible power for the battery only according to the first maximum power during said predetermined duration.
  • the battery is made up of one or more cells, the system comprising means for measuring the voltage at the terminals of a cell and means for limiting the maximum admissible power for the battery supplying a third maximum power value calculated according to a maximum voltage value and the voltage of the measured cell.
  • Another subject of the invention is a motor vehicle with electric or hybrid propulsion comprising a rechargeable electric storage battery, a braking system allowing the recovery of energy, the battery being rechargeable during regeneration phases and during charging phases. , and a supply system for said battery as defined above.
  • the invention also relates to a method for regulating the charge of a rechargeable electric storage battery of a motor vehicle with electric or hybrid propulsion comprising a braking system allowing the recovery of energy, the battery being rechargeable during phases regeneration and during charging phases.
  • the method comprises a step of determining a first maximum power corresponding to a regeneration phase, a step of determining a second maximum power corresponding to a charging phase of the battery, and a step of calculating the maximum power admissible for the battery during the charging phase as a function of the first maximum power and of the second power maximum.
  • the calculation of said maximum admissible power comprises a summation of the first power assigned a first coefficient a(t) between 0 and 1 and of the second power assigned a second coefficient equal to 1 - a(t) .
  • the first power value is adjusted so as to be less than or equal to a predetermined threshold value when the first coefficient a(t) is equal to 1.
  • the first coefficient a(t) is maintained at 1 for a predetermined duration.
  • the voltage at the terminals of a cell is measured and the maximum admissible power for the battery is limited from a third maximum power value calculated as a function of a maximum voltage value and the measured cell voltage.
  • FIG 1 illustrates a first map and a second map comprising maximum power values respectively during a regeneration phase and during a charging phase of a battery of a motor vehicle according to the state of the art .
  • FIG 2 schematically represents a battery supply system 2 according to one embodiment of the invention and, [Fig 3A] and
  • FIG 3B represent a first graph and a second graph of the evolution of the maximum admissible power for the battery during the charging phase according to two modes of implementation of the invention.
  • the state of charge of the battery depends directly on the open circuit voltages of OCV cells (for "Open Circuit Voltage” in English) and can therefore be measured by means of voltage sensors. It is also possible to obtain by calibration the maximum authorized voltage VumitePiN for a cell traversed by a current during a regeneration phase with energy recovery, and the maximum authorized voltage seen mitePCHG by a cell traversed by a current during a phase dump. All of this data makes it possible to determine the maximum admissible powers for the battery during the charging phase and during the regeneration phase by means of equation 1:
  • a first map C1 comprising first values of maximum power P E ⁇ PIN as a function of the state of charge of the battery SOC expressed as a percentage.
  • FIG. 1 further illustrates a second map C2 comprising second maximum power values P E ⁇ PCHG as a function of the state of charge of the battery SOC.
  • BATPINPOWERMAP(Î) First maximum allowable power in the regeneration phase at time t obtained on the first Cl map;
  • BATPCHGPOWERMAP(Î) Second maximum admissible power in the charging phase at time t obtained on the second map C2; a(t): First coefficient between zero and one.
  • the maximum admissible power BATPIN(t) for the battery is the first maximum admissible power in the regeneration phase BATPINPOWERMAP(Î), which is a high value.
  • the maximum admissible power BATPIN(t) for the battery is the second maximum admissible power in the charging phase BATPCHGPOWERMAP(Î), which is a low value and which can be applied for a long time without damaging the battery.
  • a power supply system 2 has been shown comprising means for determining the maximum admissible power BATPIN(t) during the battery charging phase.
  • Such means for determining the maximum admissible power BATPIN(t) are configured to implement the calculation of equation 2.
  • the first map C1 comprising the first maximum allowable power values BATPINPOWERMAP(Î) corresponding to the regeneration phases and on the other hand the second map C2 comprising the second maximum allowable power values BATPCHGPOWERMAP(Î) corresponding to the charging phases
  • calculation or modulation means 5 intended to supply the value of the maximum admissible charging power BATPIN(t) for the battery.
  • the first curve VI in solid line represents the evolution of the maximum admissible charging power BATPIN(t), expressed in Watts, as a function of the state of charge SOC of the battery or voltage for a given temperature.
  • the modulation strategy here makes it possible to gradually increase the maximum admissible charging power BATPIN(t) until reaching a first charging power value PI derived from the first map Cl and corresponding to the state of charge SOC at the instant t.
  • the first maximum allowable charge power value PI is greater than a corresponding second maximum allowable charging power value P2 derived from the second map C2.
  • the first predetermined duration DI is between 10 seconds and a few minutes.
  • the durability of the battery can be altered when there is a significant difference between the first power of charge BATPINPOWERMAP(Î) and the second power of charge BATPCHGPOWERMAP(Î) at temperature and at state of charge Equivalent SOCs.
  • the difference can be of the order of several tens of kilowatts (kW).
  • Calculation means 5 can then be configured to adjust the value of the first maximum power B ATPINPOWERMAP(Î) so as to be less than or equal to a predetermined threshold value P4 when the coefficient a(t) is equal to 1.
  • V2 which represents the evolution of the maximum admissible charging power BATPIN(t) as a function of the state of charge SOC of the battery. It should be noted that the modulation strategy can be applied to all temperature values.
  • the calculation means 5 are configured to maintain the coefficient a(t) at 1 for a second predetermined duration D2, comprised between a few seconds and a few minutes, to protect the battery against high variability in the BATPIN(t) charging power during the charging phase.
  • the invention relates, for example, to applications equipped with batteries whose ratio between the current and the charge capacity (“C-rate”) is greater than 1.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Tests Of Electric Status Of Batteries (AREA)

Abstract

Ce système d' alimentation d'une batterie d' accumulation électrique rechargeable pour véhicule automobile à propulsion électrique ou hybride, comprend des moyens de détermination d'une puissance maximale admissible pour la batterie (BATPIN(t)) en fonction d'une première puissance maximale (BATPINPOWERMAP(t)) correspondant à une phase de régénération et d' une deuxième puissance maximale (BATPCHGPOWERMAP(t)) correspondant à une phase de charge de la batterie.

Description

TITRE : Véhicule comprenant une batterie rechargeable et des moyens de détermination d’une puissance maximale admissible pour la batterie lors d’une phase de charge
Domaine technique
L’invention a pour objet les systèmes de gestion de batteries électriques, et en particulier les systèmes de gestion de batteries électriques embarquées et destinées à propulser un véhicule automobile électrique ou hybride.
Techniques antérieures Les batteries de véhicule automobile peuvent soit être rechargées sur des bornes électriques lorsque le véhicule est à l’arrêt, soit être rechargées en récupérant, au travers du moteur électrique, une partie de l’énergie cinétique du véhicule lorsque celui-ci décélère. Une telle récupération d’énergie est couramment appelée freinage régénératif. Les batteries peuvent se détériorer ou vieillir et ainsi réduire leur capacité à stocker de l’énergie. Ce vieillissement dépend des conditions dans lesquelles les batteries sont utilisées lorsqu’un véhicule roule.
Afin de préserver l’intégrité de la batterie, il est proposé de limiter la puissance de sa charge.
Cette limitation est d’autant plus importante lorsque l’état de charge de la batterie (« State of charge » en anglais) est élevé.
La capacité de charge chute progressivement vers zéro en se rapprochant de la charge complète de la batterie. De même, quand la température de la batterie est typiquement sous 0°C.
De plus, lorsque la puissance de charge dépasse un seuil prédéterminé en fonction au moins de la nature chimique et des dimensions des cellules de la batterie, cette dernière perd de son intégrité.
Par ailleurs, lorsque la batterie est en Lithium-Ion, il a été observé un dépôt de couches de lithium sur ses électrodes lors de puissances de charge trop conséquentes. La capacité de charge de la batterie se trouve fortement réduite pour limiter ce phénomène.
En conséquence, les fabricants de telles batteries fournissent une cartographie indiquant la puissance maximale admissible pour la batterie en fonction de sa température et de son état de charge lors d’une phase de charge au moyen d’une borne d’alimentation.
La batterie est par ailleurs également rechargeable pendant une phase de roulage, lors d’une phase de freinage ou de lever de pied, dite phase de régénération. La puissance maximale admissible est ici plus élevée mais ne peut toutefois être appliquée que pendant une durée plus courte de l’ordre d’une dizaine de secondes afin de ne pas endommager la batterie.
Les fabricants ont alors élaboré une deuxième cartographie de la puissance maximale admissible pour la batterie en fonction de sa température et de son état de charge lors d’une phase de régénération.
Cependant, si la phase de régénération s’avère plus longue que la durée définie par ladite deuxième cartographie, la batterie est susceptible d’être endommagée.
Une stratégie dite de modulation, décrite dans le brevet portant la référence FR2994027, est alors mise en œuvre par un système de gestion de batterie BMS (pour « Battery Management System » en anglais) afin de limiter progressivement la quantité de puissance fournie à la batterie.
Une telle stratégie consiste en une limitation de la puissance maximale admissible, à chaque instant de la phase de régénération, qui dépend à la fois d’une valeur lue dans la première cartographie de valeurs de puissances maximales admissibles lors de la phase de charge et d’une valeur lue dans la deuxième cartographie de valeurs de puissances maximales admissibles lors de la phase de régénération. Autrement dit, il s’agit de basculer progressivement d’une limitation de la valeur de puissance maximale admissible issue de la deuxième cartographie vers une limitation de la valeur de puissance maximale admissible lue dans la première cartographie. Or, cette stratégie n’est employée qu’au cours de la phase de régénération mais en aucun cas pendant la phase de charge.
La batterie est alors privée d’une puissance de charge élevée, qui lorsqu’elle est autorisée pendant un laps de temps prédéfini, n’endommage pas la batterie. Le potentiel de charge de la batterie lors de la phase de charge n’est donc que partiellement exploité.
Le but de l’invention est donc d’améliorer les systèmes d’alimentation électrique de la batterie de véhicule automobile lors des phases de charge.
Exposé de l’invention
Au vu de ce qui précède, l’invention a pour objet un système d’alimentation d’une batterie d’accumulation électrique rechargeable pour véhicule automobile à propulsion électrique ou hybride, la batterie étant rechargeable lors de phases de régénération et lors de phases de charge, le système comprenant des moyens de détermination d’une puissance maximale admissible pour la batterie.
Les moyens de détermination de la puissance maximale admissible pour la batterie comprennent une première cartographie permettant de lire une première puissance maximale à partir de la température et de l’état de charge de la batterie, une deuxième cartographie permettant de lire une deuxième puissance maximale à partir de la température et de l’état de charge de la batterie, la première cartographie comprenant des valeurs de première puissance maximale correspondant à une phase de régénération et la deuxième cartographie comprenant des valeurs de deuxième puissance maximale correspondant à une phase de charge de la batterie, et des moyens de calcul de ladite puissance maximale admissible pour la batterie lors de la phase de charge en fonction de la première puissance maximale et de la deuxième puissance maximale.
En d’autres termes, les moyens de calcul sont configurés pour exploiter la première cartographie et la deuxième cartographie pour mettre en œuvre la stratégie de modulation pendant la phase de charge de la batterie.
La stratégie de modulation permet alors d’augmenter progressivement la puissance de charge jusqu’à atteindre une première valeur de puissance de charge maximale admissible issue de la première cartographie et correspondant à l’état de charge et à la température de la batterie à l’instant t.
Ainsi, à température et état de charge équivalents, la première valeur de puissance de charge maximale admissible est supérieure à une deuxième valeur de puissance de charge maximale correspondante qui est issue de la deuxième cartographie.
L’évolution de la puissance de charge maximale admissible suivra ensuite sensiblement les valeurs issues de la première cartographie pendant une durée prédéterminée avant de diminuer graduellement pour atteindre une deuxième valeur de puissance maximale issue de la deuxième cartographie.
Enfin, dès que la puissance maximale admissible ait atteint la deuxième valeur, la puissance maximale admissible suivra sensiblement les valeurs de puissance maximale indiquées dans la deuxième cartographie au fur et à mesure de la charge.
Avantageusement, les moyens de calcul sont configurés pour calculer la somme de la première puissance affectée d’un premier coefficient a(t) compris entre 0 et 1 et de la deuxième puissance affectée d’un deuxième coefficient égal à 1 - a(t). Le premier coefficient a(t) est choisi de manière à obtenir une limitation choisie entre la première puissance maximale (s’il est égal à un), la deuxième puissance maximale (s’il est égal à 0) et une pondération de ces deux puissances s’il est compris entre 0 et 1.
De préférence, les moyens de calcul sont configurés pour ajuster la valeur de la première puissance de manière à être inférieure ou égale à une valeur seuil prédéterminée lorsque le premier coefficient a(t) est égal à 1 . La durabilité de la batterie est affectée lorsqu’il existe un écart important entre la première puissance de charge et la deuxième puissance de charge à température et à état de charge équivalents.
Il est alors proposé de maintenir la valeur de la puissance de charge maximale admissible inférieure ou égale à ladite valeur seuil prédéterminée.
Préférentiellement, les moyens de calcul sont configurés pour maintenir le premier coefficient a(t) à 1 pendant une durée prédéterminée. Autrement dit, il s’agit de calculer ladite puissance maximale admissible pour la batterie uniquement en fonction de la première puissance maximale pendant ladite durée prédéterminée.
Avantageusement, la batterie est composée d’une ou de plusieurs cellules, le système comprenant des moyens de mesure de la tension aux bornes d’une cellule et des moyens de limitation de la puissance maximale admissible pour la batterie fournissant une troisième valeur de puissance maximale calculée en fonction d’une valeur maximale de tension et de la tension de la cellule mesurée.
Calculer une troisième valeur de puissance maximale en fonction de ces deux paramètres permet de protéger la batterie.
L’invention a encore pour objet un véhicule automobile à propulsion électrique ou hybride comprenant une batterie d’accumulation électrique rechargeable, un système de freinage permettant la récupération d’énergie, la batterie étant rechargeable lors de phases de régénération et lors de phases de charge, et un système d’alimentation de ladite batterie tel que défini ci-dessus.
L’invention a également pour objet un procédé de régulation de la charge d’une batterie d’accumulation électrique rechargeable de véhicule automobile à propulsion électrique ou hybride comprenant un système de freinage permettant la récupération d’énergie, la batterie étant rechargeable lors de phases de régénération et lors de phases de charge.
Le procédé comprend une étape de détermination d’une première puissance maximale correspondant à une phase de régénération, une étape de détermination d’une deuxième puissance maximale correspondant à une phase de charge de la batterie, et une étape de calcul de la puissance maximale admissible pour la batterie lors de la phase de charge en fonction de la première puissance maximale et de la deuxième puissance maximale.
Avantageusement, le calcul de ladite puissance maximale admissible comprend une sommation de la première puissance affectée d’un premier coefficient a(t) compris entre 0 et 1 et de la deuxième puissance affectée d’un deuxième coefficient égal à 1 - a(t). De préférence, on ajuste la valeur première puissance de manière à être inférieure ou égale à une valeur seuil prédéterminée lorsque le premier coefficient a(t) est égal à 1.
Préférentiellement, on maintient le premier coefficient a(t) à 1 pendant une durée prédéterminée. Avantageusement, lorsque la batterie est composée d’une ou de plusieurs cellules, on mesure la tension aux bornes d’une cellule et on limite la puissance maximale admissible pour la batterie à partir d’une troisième valeur de puissance maximale calculée en fonction d’une valeur maximale de tension et de la tension de la cellule mesurée.
Brève description des dessins
D’autres buts, caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description suivante, donnée uniquement à titre d’exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins indexés sur lesquels :
[Fig 1] illustre une première cartographie et une deuxième cartographie comprenant des valeurs de puissance maximale respectivement lors d’une phase de régénération et lors d’une phase de charge d’une batterie d’un véhicule automobile selon l’état de la technique.
[Fig 2] représente de manière schématique un système d’alimentation 2 de la batterie selon un mode de réalisation de l’invention et, [Fig 3A] et
[Fig 3B] représentent un premier graphique et un deuxième graphique de l’évolution de la puissance maximale admissible pour la batterie lors de la phase de charge selon deux modes de mise en œuvre de l’invention.
Exposé détaillé des modes de réalisation de l’invention
Pour une batterie de véhicule automobile comprenant une ou plusieurs cellules individuelles, l’élaboration de cartographies de puissances maximales admissibles peut être mise en œuvre au moyen de cartographies de la résistance interne d’une cellule de batterie par exemple.
Ces cartographies peuvent être obtenues par des étapes préalables de calibration et permettent de lire cette résistance en fonction de l’état de charge de la batterie et de sa température.
L’état de charge de la batterie dépend directement des tensions de circuit ouvert de cellules OCV (pour « Open Circuit Voltage » en anglais) et peut donc être mesuré au moyen de capteurs de tensions. On peut également obtenir par calibration la tension maximale autorisée VumitePiN pour une cellule traversée par un courant lors d’une phase de régénération avec récupération d’énergie, et la tension maximale autorisée vumitePCHG par une cellule traversée par un courant lors d’une phase de charge. L’ensemble de ces données permet de déterminer les puissances maximales admissibles pour la batterie lors de la phase de charge et lors de la phase de régénération au moyen de l’équation 1 :
EQ. 1
Avec :
PBAT ?IN Première puissance maximale autorisée lors de la phase de régénération, et
PBAT PCHG Deuxième puissance maximale autorisée lors de la phase de charge.
On peut ensuite former, tel qu’illustré dans la figure 1, une première cartographie Cl comprenant des premières valeurs de puissance maximale PE^PINen fonction de l’état de charge de la batterie SOC exprimé en pourcentage.
La figure 1 illustre en outre une deuxième cartographie C2 comprenant des deuxièmes valeurs de puissance maximale PE^PCHG en fonction de l’état de charge de la batterie SOC.
On obtient ainsi, à chaque instant (noté t) une puissance maximale admissible pour la batterie avec l’équation 2 :
Avec :
BATPIN(t) : Puissance maximale admissible pour la batterie à l’instant t,
BATPINPOWERMAP(Î) : Première puissance maximale admissible en phase de régénération à l’instant t obtenue sur la première cartographie Cl ;
BATPCHGPOWERMAP(Î) : Deuxième puissance maximale admissible en phase de charge à l’instant t obtenue sur la deuxième cartographie C2 ; a(t) : Premier coefficient compris entre zéro et un. Ainsi, si le premier coefficient a(t) est égal 1, la puissance maximale admissible BATPIN(t) pour la batterie est la première puissance maximale admissible en phase de régénération BATPINPOWERMAP(Î), qui est une valeur élevée. Au contraire, si le premier coefficient a(t) est égal à zéro, la puissance maximale admissible BATPIN(t) pour la batterie est la deuxième puissance maximale admissible en phase de charge BATPCHGPOWERMAP(Î), qui est une valeur faible et qui peut être appliquée longtemps sans endommager la batterie. Sur la figure 2, on a représenté un système d’alimentation 2 comprenant des moyens de détermination de la puissance maximale admissible BATPIN(t) lors de la phase de charge de la batterie.
De tels moyens de détermination de la puissance maximale admissible BATPIN(t) sont configurés pour mettre en œuvre le calcul de l’équation 2.
En utilisant d’une part la première cartographie Cl comprenant les premières valeurs de puissance maximales admissibles BATPINPOWERMAP(Î) correspondant aux phases de régénération et d’autre part la deuxième cartographie C2 comprenant les deuxièmes valeurs de puissance maximales admissibles BATPCHGPOWERMAP(Î) correspondant aux phases de charge, on peut utiliser des moyens de calcul ou de modulation 5 destinés à fournir la valeur de la puissance de charge maximale admissible BATPIN(t) pour la batterie.
Ainsi, tel qu’illustré sur la figure 3A, la première courbe VI en trait plein représente l’évolution de la puissance de charge maximale admissible BATPIN(t), exprimée en Watt, en fonction de l’état de charge SOC de la batterie ou de la tension pour une température donnée.
La stratégie de modulation permet ici d’augmenter progressivement la puissance de charge maximale admissible BATPIN(t) jusqu’à atteindre une première valeur de puissance de charge PI issue la première cartographie Cl et correspondant à l’état de charge SOC à l’instant t.
Ainsi, à température et état de charge équivalents, la première valeur de puissance de charge maximale admissible PI est supérieure à une deuxième valeur de puissance de charge maximale admissible correspondante P2 issue de la deuxième cartographie C2.
L’évolution de la puissance de charge maximale admissible BATPIN(t) suivra ensuite sensiblement les valeurs B ATPINPOWERMAP(Î) issues de la première cartographie Cl pendant une première durée prédéterminée DI avant de diminuer graduellement pour atteindre une troisième valeur de puissance maximale P3 issue de la deuxième cartographie C2.
A titre d’exemple, la première durée prédéterminée DI est comprise entre 10 secondes et quelques minutes.
Enfin, dès que la puissance maximale admissible BATPIN(t) ait atteint la troisième valeur P3, celle-ci suivra sensiblement les deuxièmes valeurs de puissance maximale BATPCHGPOWERMAP(Î) indiquées dans la deuxième cartographie C2 au fur et à mesure de la charge de la batterie.
Par ailleurs, il est à noter que la durabilité de la batterie peut être altérée lorsqu’il existe un écart important entre la première puissance de charge BATPINPOWERMAP(Î) et la deuxième puissance de charge BATPCHGPOWERMAP(Î) à température et à état de charge SOC équivalents.
A titre d’exemple, l’écart peut être de l’ordre de plusieurs dizaines de kilowatts (kW).
Les moyens de calcul 5 peuvent alors être configurés pour ajuster la valeur de la première puissance maximale B ATPINPOWERMAP(Î) de manière à être inférieure ou égale à une valeur seuil prédéterminée P4 lorsque le coefficient a(t) est égal à 1.
Dans ce cas, c’est une deuxième courbe V2 en trait plein qui représente l’évolution de la puissance de charge maximale admissible BATPIN(t) en fonction de l’état de charge SOC de la batterie. II est à noter que la stratégie de modulation peut être appliquée à toutes les valeurs de température.
En variante, tel qu’illustré dans la figure 3B, les moyens de calcul 5 sont configurés pour maintenir le coefficient a(t) à 1 pendant une deuxième durée prédéterminée D2, comprise entre quelques secondes et quelques minutes, pour prémunir la batterie contre une forte variabilité de la puissance de charge BATPIN(t) lors de la phase de charge.
Par ailleurs, l’invention n’est pas limitée à ces modes de réalisation et de mise en œuvre mais en embrasse toutes les variantes.
L’invention concerne par exemple les applications munies de batteries dont le ratio entre le courant et la capacité de charge (« C-rate en anglais ») est supérieur à 1.

Claims

REVENDICATIONS
1. Système d’alimentation (2) d’une batterie d’accumulation électrique rechargeable pour véhicule automobile à propulsion électrique ou hybride, la batterie étant rechargeable lors de phases de régénération et lors de phases de charge, le système comprenant des moyens de détermination d’une puissance maximale admissible pour la batterie (BATPIN(t)), caractérisé en ce que les moyens de détermination de la puissance maximale admissible pour la batterie comprennent une première cartographie (C l) permettant de lire une première puissance maximale (BATPINPOWERMAP(Î)) à partir de la température et de l’ état de charge de la batterie (SOC), une deuxième cartographie (C2) permettant de lire une deuxième puissance maximale (BATPCHGPOWERMAP(Î)) à partir de la température et de l’état de charge de la batterie (SOC), la première cartographie (Cl) comprenant des valeurs de première puissance maximale (BATPINPOWERMAP(Î)) correspondant à une phase de régénération et la deuxième cartographie (C2) comprenant des valeurs de deuxième puissance maximale (BATPCHGPOWERMAP(Î)) correspondant à une phase de charge de la batterie, et des moyens de calcul (5) de ladite puissance maximale admissible (BATPIN(t)) pour la batterie lors de la phase de charge en fonction de la première puissance maximale (BATPINPOWERMAP(Î)) et de la deuxième puissance maximale (B ATPCHGPOWERMAP(Î)) .
2. Système d’alimentation (2) selon la revendication 1, dans lequel les moyens de calcul (5) sont configurés pour calculer la somme de la première puissance (BATPINPOWERMAP(Î)) affectée d’un premier coefficient a(t) compris entre 0 et 1 et de la deuxième puissance (BATPCHGPOWERMAP(Î)) affectée d’un deuxième coefficient égal à 1 - a(t).
3. Système d’alimentation (2) selon la revendication 2, dans lequel les moyens de calcul (5) sont configurés pour ajuster la valeur de la première puissance (BATPINPOWERMAP(Î)) de manière à être inférieure ou égale à une valeur seuil prédéterminée (P4) lorsque le premier coefficient a(t) est égal à 1.
4. Système d’alimentation (2) selon la revendication 2, dans lequel les moyens de calcul (5) sont configurés pour maintenir le premier coefficient a(t) à 1 pendant une durée prédéterminée (D2).
5. Système d’alimentation (2) selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel la batterie est composée d’une ou de plusieurs cellules, le système (2) comprenant des moyens de mesure de la tension aux bornes d’une cellule et des moyens de limitation de la puissance maximale admissible pour la batterie fournissant une troisième valeur de puissance maximale calculée en fonction d’une valeur maximale de tension et de la tension de la cellule mesurée.
6. Véhicule automobile à propulsion électrique ou hybride comprenant une batterie d’accumulation électrique rechargeable, un système de freinage permettant la récupération d’énergie, la batterie étant rechargeable lors de phases de régénération et lors de phases de charge, et un système d’alimentation (2) de ladite batterie selon l’une quelconque des revendications 1 à 5.
7. Procédé de régulation de la charge d’une batterie d’accumulation électrique rechargeable de véhicule automobile à propulsion électrique ou hybride comprenant un système de freinage permettant la récupération d’énergie, la batterie étant rechargeable lors de phases de régénération et lors de phases de charge, caractérisé en ce qu’il comprend une étape de détermination d’une première puissance maximale (BATPINPOWERMAP(Î)) correspondant à une phase de régénération, une étape de détermination d’une deuxième puissance maximale (B ATPCHGPOWERMAP(Î)) correspondant à une phase de charge de la batterie, et une étape de calcul de la puissance maximale admissible (BATPIN(t)) pour la batterie lors de la phase de charge en fonction de la première puissance maximale (BATPINPOWERMAP(Î)) et de la deuxième puissance maximale (B ATPCHGPOWERMAP(Î)) .
8. Procédé selon la revendication 7 dans lequel le calcul de ladite puissance maximale admissible (BATPIN(t)) comprend une sommation de la première puissance (BATPINPOWERMAP(Î)) affectée d’un premier coefficient a(t) compris entre 0 et 1 et de la deuxième puissance (BATPCHGPOWERMAP(Î)) affectée d’un deuxième coefficient égal à 1 - a(t).
9. Procédé selon la revendication 8, dans lequel on ajuste la valeur première puissance (BATPINPOWERMAP(Î)) de manière à être inférieure ou égale à une valeur seuil prédéterminée (P4) lorsque le premier coefficient a(t) est égal à 1.
10. Procédé selon la revendication 8, dans lequel on maintient le premier coefficient a(t) à 1 pendant une durée prédéterminée (D2).
11. Procédé selon l’une quelconque des revendications 7 à 10, dans lequel, lorsque la batterie est composée d’une ou de plusieurs cellules, on mesure la tension aux bornes d’une cellule et on limite la puissance maximale admissible pour la batterie à partir d’une troisième valeur de puissance maximale calculée en fonction d’une valeur maximale de tension et de la tension de la cellule mesurée.
EP22743507.0A 2021-07-23 2022-07-19 Véhicule comprenant une batterie rechargeable et des moyens de détermination d'une puissance maximale admissible pour la batterie lors d'une phase de charge Pending EP4373698A1 (fr)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR2108039A FR3125480B1 (fr) 2021-07-23 2021-07-23 Véhicule comprenant une batterie rechargeable et des moyens de détermination d’une puissance maximale admissible pour la batterie lors d’une phase de charge
PCT/EP2022/070214 WO2023001830A1 (fr) 2021-07-23 2022-07-19 Véhicule comprenant une batterie rechargeable et des moyens de détermination d'une puissance maximale admissible pour la batterie lors d'une phase de charge

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP4373698A1 true EP4373698A1 (fr) 2024-05-29

Family

ID=77711140

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP22743507.0A Pending EP4373698A1 (fr) 2021-07-23 2022-07-19 Véhicule comprenant une batterie rechargeable et des moyens de détermination d'une puissance maximale admissible pour la batterie lors d'une phase de charge

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20240351445A1 (fr)
EP (1) EP4373698A1 (fr)
JP (1) JP2024529920A (fr)
KR (1) KR20240032050A (fr)
CN (1) CN117881564A (fr)
FR (1) FR3125480B1 (fr)
WO (1) WO2023001830A1 (fr)

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE112009001641T5 (de) * 2008-07-11 2011-05-19 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha, Toyota-shi Batterieladungs-/Entladungs-Regelvorrichtung und Hybridfahrzeug, das selbige verwendet
JP5819443B2 (ja) * 2011-12-22 2015-11-24 日立オートモティブシステムズ株式会社 電池制御装置、電池システム
FR2994027B1 (fr) 2012-07-27 2015-06-19 Renault Sa Vehicule comprenant une batterie et des moyens de determination d'une puissance maximale admissible pour la batterie, et procede correspondant

Also Published As

Publication number Publication date
JP2024529920A (ja) 2024-08-14
US20240351445A1 (en) 2024-10-24
FR3125480A1 (fr) 2023-01-27
CN117881564A (zh) 2024-04-12
WO2023001830A1 (fr) 2023-01-26
KR20240032050A (ko) 2024-03-08
FR3125480B1 (fr) 2026-02-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2878034B1 (fr) Véhicule comprenant une batterie et des moyens de détermination d'une puissance maximale admissible pour la batterie, et procédé correspondant
EP3237258B1 (fr) Procédé de gestion d'énergie d'une batterie de traction d'un véhicule hybride rechargeable
EP3276364B1 (fr) Procédé de détermination de l'état de santé des cellules d'une batterie
FR3009093A1 (fr) Estimation de l'etat de vieillissement d'une batterie electrique
WO2014125215A1 (fr) Gestion de la charge d'une batterie
EP2122379A1 (fr) Procede de determination du seuil de fin de decharge d'une batterie rechargeable
EP2774246A2 (fr) Procede et systeme de gestion de charges electriques de cellules de batterie
FR3065292B1 (fr) Methode de gestion d'une batterie en fonction de son etat de sante
EP3011630A1 (fr) Systeme et procede de regulation de la temperature d'une batterie electrochimique
EP2774210B1 (fr) Procede de gestion du fonctionnement d'un systeme hybride
EP3096974A1 (fr) Procede de gestion d'un etat de charge d'une batterie
EP4081817A1 (fr) Procédé d'identification du début de l'accélération de la dégradation de l'état de santé de batteries d'accumulateurs électriques
WO2023001830A1 (fr) Véhicule comprenant une batterie rechargeable et des moyens de détermination d'une puissance maximale admissible pour la batterie lors d'une phase de charge
WO2021209259A1 (fr) Procédé de calibration d'un courant de charge d'une batterie d'un véhicule automobile électrique
WO2023144463A1 (fr) Estimation fiable de la capacité de stockage de cellule(s) d'une batterie cellulaire
EP4396887A1 (fr) Procede d'extension d'une duree d'utilisation d'une batterie
EP3999864B1 (fr) Procédé de détermination de l'état de charge des cellules d'une batterie
WO2023006505A1 (fr) Procédé de diagnostic d'une batterie et procédé de contrôle associé
FR3165736A1 (fr) Procédé de charge d’une batterie d’accumulateurs de véhicule automobile
FR2987143A1 (fr) Procede de commande de la charge d'un moyen de stockage d'energie electrique
FR3097482A1 (fr) Méthode d’échange d’énergie électrique entre une batterie de véhicule automobile et un réseau électrique

Legal Events

Date Code Title Description
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: UNKNOWN

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE INTERNATIONAL PUBLICATION HAS BEEN MADE

PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: REQUEST FOR EXAMINATION WAS MADE

17P Request for examination filed

Effective date: 20240111

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

DAV Request for validation of the european patent (deleted)
DAX Request for extension of the european patent (deleted)