EP4639714A1 - Procédé d'estimation de l'autodécharge d'un élément électrochimique d'une batterie, procédés et dispositifs associés - Google Patents

Procédé d'estimation de l'autodécharge d'un élément électrochimique d'une batterie, procédés et dispositifs associés

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Publication number
EP4639714A1
EP4639714A1 EP23833115.1A EP23833115A EP4639714A1 EP 4639714 A1 EP4639714 A1 EP 4639714A1 EP 23833115 A EP23833115 A EP 23833115A EP 4639714 A1 EP4639714 A1 EP 4639714A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
electrochemical
electrochemical element
dispersion
estimation
state
Prior art date
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Pending
Application number
EP23833115.1A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Pierre-Olivier LAMARE
Sébastien Benjamin
Philippe Laflaquiere
Gérard Barrailh
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.)
SAFT Societe des Accumulateurs Fixes et de Traction SA
Original Assignee
SAFT Societe des Accumulateurs Fixes et de Traction SA
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 SAFT Societe des Accumulateurs Fixes et de Traction SA filed Critical SAFT Societe des Accumulateurs Fixes et de Traction SA
Publication of EP4639714A1 publication Critical patent/EP4639714A1/fr
Pending legal-status Critical Current

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    • H02J7/80—Circuit arrangements for charging or discharging batteries or for supplying loads from batteries including monitoring or indicating arrangements
    • H02J7/82—Control of state of charge [SOC]

Definitions

  • the present invention relates to a method for estimating the self-discharge of at least one electrochemical element of a battery. It also relates to methods implementing the aforementioned estimation method, namely a method for evaluating the dispersion of the state of charge and a method for controlling the current balancing of the electrochemical elements of a battery.
  • the invention also relates to an associated computer, management system and battery.
  • a battery comprises one or more current accumulators also called electrochemical generators, cells or elements.
  • An accumulator is an electricity generating device in which chemical energy is converted into electrical energy.
  • the chemical energy comes from electrochemically active compounds deposited on at least one face of electrodes arranged in the accumulator. Electrical energy is produced by electrochemical reactions during battery discharge.
  • the electrodes, arranged in a container, are electrically connected to current output terminals which ensure electrical continuity between the electrodes and an electrical consumer with which the accumulator is associated.
  • several sealed accumulators can be combined together to form a battery.
  • a battery can be divided into modules, each module being composed of one or more accumulators connected together in series and/or in parallel.
  • a battery can for example comprise one or more parallel branches of accumulators connected in series and/or one or more parallel branches of modules connected in series.
  • a charging circuit is generally provided to which the battery can be connected to recharge the accumulators.
  • an electronic management system comprising measurement sensors and an electronic control circuit, more or less advanced depending on the applications, can be associated with the battery.
  • Such a system makes it possible in particular to organize and control the charging and discharging of the battery, to balance the charging and discharging of the different accumulators of the battery in relation to each other.
  • To balance the charging and discharging of the different accumulators it is necessary to be able to carefully obtain the current imbalance between these accumulators. For this, it is known to carry out a complete discharge to determine the state of charge and then to compensate for the differences in state of charge observed by balancing. accumulators but this involves frequently stopping the entire system, which can be problematic for certain applications.
  • the description describes a method for estimating the self-discharge of at least one electrochemical element of a battery relative to a reference value, a balancing current specific to the electrochemical element being applied to each electrochemical element, the method being implemented by a calculator, the method comprising, for at least one electrochemical element, the steps of: - obtaining: - the capacity of the electrochemical element, - first measurement values, the first values comprising measurements or estimates of the current of the electrochemical element and of the balancing current applied to the electrochemical element at first instants, and - second measurement values, the second values comprising measurements or estimates of the state charging of the electrochemical element at second times, - estimation of the value of the self-discharge of the electrochemical element at a second time, called second estimation time, by application of an estimation function on the capacity , first measurement values and second measurement values, the estimation function calculating two contributions to the self-discharge, a first contribution corresponding to the variation in the state of charge of the electrochemical element between the second instant of estimation and
  • the method for estimating the self-discharge has one or more of the following characteristics, taken in isolation or in all technically possible combinations: - the reference value is the self-discharge value of another electrochemical element, the other electrochemical element being, preferably, the electrochemical element for which the self-discharge value at the second previous instant is the highest, the function estimation also taking into account a third contribution corresponding to the variation in the state of charge of the other electrochemical element between the second estimation instant and the second previous instant and a fourth contribution corresponding to the accumulation of charge in the other electrochemical element linked to the first measurement values in the time interval between the second previous instant and the second estimation instant.
  • the estimation function is a weighted sum of the contributions and the value of the self-discharge compared to the reference value at the second previous moment.
  • the contributions are weighted by the same gain coefficient, the gain coefficient depending on: - a first parameter, the first parameter being the product of the capacity of the electrochemical element with the time interval between the second previous moment and the second estimation instant, - a second parameter, the second parameter being an adjustable value, and optionally - a third parameter taking into account the uncertainty of the second measurements, the third parameter depends, preferably, on the relationship between the uncertainty of the second measurements and the value of the contributions, the gain coefficient preferably being a hyperbolic function which can be written in the form: ⁇ ⁇ 3 ⁇ 1 ⁇ 12 + ⁇ 22 with P1 the first parameter, P2 the second parameter and P3 the third parameter.
  • the description also relates to a method for evaluating the dispersion of the state of charge of a plurality of electrochemical elements of a battery, the plurality comprising, preferably, all of the electrochemical elements of the battery, the method of evaluating the dispersion of the state of charge being implemented by a calculator and comprising the steps of: - implementation, for the plurality of electrochemical elements of the battery (10), steps of a method for estimating the self-discharge of an element electrochemical of a battery relative to a reference value, the method being as previously described, to obtain a self-discharge value relative to the reference value for each electrochemical element of the plurality of electrochemical elements, and - determination of the dispersion of the state of charge within the plurality at a time of evaluation as the difference between the state of charge of the electrochemical element of the plurality which is the highest and the state of charge of the electrochemical element of the plurality which is the least high, the determination step comprising the application of an evaluation function on values used or obtained during the implementation step.
  • the method for evaluating the dispersion of the state of charge has one or more of the following characteristics, taken in isolation or in all technically possible combinations: - the battery is provided with a balancing circuit for applying a respective balancing current in each electrochemical element of the plurality of electrochemical elements, the balancing circuit having two states, an active state and an inactive state, the applied evaluation function being chosen between several sub-functions according to at least one predefined criterion, the at least one predefined criterion preferably being that the evaluation instant corresponds to the second estimation instant and the state of the balancing circuit at the instant devaluation. - the subfunctions are chosen from: - a calculation subfunction calculating the maximum difference in the states of charge at the evaluation instant.
  • the estimation function calculating two contributions to the dispersion, a first contribution linked to the self-discharge specific to each electrochemical element and a second contribution linked to the maximum self-discharge of all the electrochemical elements of the plurality
  • a subfunction is an estimation function applied to the values obtained at the end of the implementation step
  • the function estimation calculating three contributions to the dispersion, a first contribution linked to the self-discharge specific to each electrochemical element, a second contribution linked to the maximum self-discharge of all the electrochemical elements of the plurality and a third contribution linked to the balancing currents applied to the electrochemical elements of the plurality of electrochemical elements.
  • the evaluation function chosen is the calculation sub-function, and when the balancing circuit is in the active state , the chosen evaluation function being the estimation subfunction calculating three contributions, the chosen evaluation function is the estimation subfunction calculating two contributions otherwise.
  • the description also relates to a method for controlling the current balancing of the electrochemical elements of a battery, the battery being provided with a balancing circuit making it possible to apply a respective balancing current in each electrochemical element of the plurality of electrochemical elements, the balancing circuit having two states, an active state and an inactive state, the control method being implemented by a computer, the control method comprising the steps of: - implementation of the steps of the method for evaluating the dispersion of the state of charge of a plurality of electrochemical elements of a battery, the evaluation method being as previously described, to obtain an evaluated dispersion, - comparison of the dispersion evaluated with a dispersion threshold, and - control of the state of the balancing circuit according to the result of the comparison by putting the balancing circuit in the active state if the dispersion evaluated is greater than or equal to the dispersion threshold possibly reduced by a hysteresis threshold and otherwise placing the balancing circuit in the inactive state.
  • the description also concerns a method for controlling the current balancing of the electrochemical elements of a battery, the control method being implemented by a computer, the control method comprising the steps of: - implementation of the steps of method of evaluating the dispersion of the state of charge of a plurality of electrochemical elements of a battery, the evaluation method being as previously described, to obtain an evaluated dispersion, - comparison of the evaluated dispersion with a dispersion threshold, and - control of the time interval between two second consecutive instants to be used for subsequent measurements depending on the result of the comparison.
  • the method for controlling the current balancing of the electrochemical elements has one or more of the following characteristics, taken in isolation or in all technically possible combinations: - the control step comprises an increment of the time interval by a first time increment when the dispersion evaluated is less than or equal to the threshold and a reduction of the time interval by a second time increment when the dispersion evaluated dispersion is less than or equal to the threshold, the time interval being fixed at a predefined value if the reduction of the second increment leads to a value lower than the predefined value, the first time increment and the second time increment preferably being equal.
  • the method further comprises a step of testing the validity of the measurement, the test step comprising a test of the amplitude of variation of the dispersion in relation to a maximum possible variation value.
  • the description also relates to a calculator capable of implementing a method as previously described.
  • the description also relates to a system for managing a plurality of electrochemical elements of a battery, the electrochemical elements having terminals, the management system comprising: - a balancing circuit capable of applying a respective balancing current on each of the electrochemical elements of the plurality of electrochemical elements, - for each electrochemical element of the plurality of electrochemical elements: - a sensor of the current delivered by the electrochemical element, - a sensor of the applied balancing current, and - a voltage sensor capable of measuring the voltage across the electrochemical element, and - a calculator as previously described.
  • the description also relates to a battery comprising: - electrochemical elements, and - a management system as previously described.
  • - Figure 1 is a schematic representation of an example of a battery comprising an electrochemical element
  • - Figure 2 is a graph illustrating an example of a state of charge – open circuit voltage characteristic of the electrochemical element of Figure 1
  • - Figure 3 is a block diagram representation of an example of implementation of a method for estimating the self-discharge of an electrochemical element
  • - Figure 4 is a flowchart of an example of implementation of 'a method for evaluating the charge state dispersion within a plurality of electrochemical elements
  • - Figure 5 is a flowchart of an example of implementation of a balancing control method
  • - Figure 6 is a flowchart of an example of implementation of yet another balancing control method
  • - Figure 7 is a flowchart of an example of implementation of yet another balancing control method
  • a battery 10 is shown in Figure 1.
  • a battery is generally an arrangement of a plurality of electrochemical elements but for the sake of simplification of the subject, a case with only one is described.
  • electrochemical element in what follows, knowing that the transposition to other arrangements is immediate.
  • the battery 10 comprises an electrochemical element 12 and a management system 14 of the electrochemical element 12.
  • an electrochemical element 12 is an electricity production device in which chemical energy is converted into electrical energy.
  • the electrochemical element 12 therefore delivers a current and a voltage between two terminals.
  • the electrochemical element 12 can have a state of charge characteristic SOC – open circuit voltage OCV as visible in Figure 2. This characteristic is denoted SOC/OCV characteristic in the following.
  • the state of charge is information useful to the management system 14 to optimize the use and lifespan of the battery 10.
  • the state of charge is often designated by the abbreviation SOC which refers to the English name " State of Charge.”
  • Open circuit voltage is often referred to by the abbreviation OCV which refers to the English name “Open Circuit Voltage”.
  • the SOC is expressed as a percentage of a maximum state of charge.
  • the SOC/OCV characteristic may have, for example, four zones, a first zone Z1, a second zone Z2, a third zone Z3 and a fourth zone Z4.
  • the first zone Z1 corresponds to the start of the charge and the fourth zone Z4 to the end of the charge.
  • the flat portion Z23 is a portion in which the open circuit voltage variation OCV is less than 30 mV for a variation of at least 10% in the state of charge SOC.
  • electrochemical element 12 is an electrochemical element comprising a cathodic active material chosen from the following groups or their mixtures: i) a compound of formula LixFe1-yMyPO4 where M is chosen from the group consisting of B, Mg, Al, Si, Ca, Ti, V, Cr, Mn, Co, Ni, Cu, Zn, Y, Zr, Nb and Mo; and 0.8 ⁇ x ⁇ 1.2; 0 ⁇ y ⁇ 0.6, ii) a compound of formula LixMn1-y-zM'yM''zPO4, where M' and M'' are different from each other and are selected from the group consisting of B , Mg, Al, Si, Ca, Ti, V, Cr, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Y, Zr, Nb and Mo, with 0.8 ⁇ x ⁇ 1.2; 0 ⁇ y ⁇ 0.6; 0.0 ⁇ z ⁇ 0.2, iii) a compound of formula LixMn2-y
  • the anodic active material is not particularly limited. It is a material capable of inserting lithium into its structure.
  • the management system 14 is a system suitable for managing the electrochemical element 12.
  • the management system 14 comprises a balancing circuit 15 and, for each electrochemical element 12, a voltage sensor 16, a first current sensor 18 and a second current sensor 20.
  • the balancing circuit 15 is capable of applying a balancing current respective on each of the electrochemical elements 12 of the battery.
  • the balancing circuit 15 has two states, namely an active state in which the balancing circuit 15 applies a balancing current and an inactive state in which the balancing circuit 15 does not apply the balancing current .
  • the voltage sensor 16 is suitable for measuring the voltage across the electrochemical element 12.
  • the first current sensor 18 is suitable for measuring the current delivered by the electrochemical element 12.
  • the second current sensor 20 is suitable for measure the balancing current applied to the electrochemical element 12 by the balancing circuit 15.
  • the calculator 22 is capable of implementing a plurality of processes which will be described later.
  • the calculator 22 is an electronic circuit designed to manipulate and/or transform data represented by electronic or physical quantities in registers of the calculator and/or memories into other similar data corresponding to physical data in the register memories or other types of display devices, transmission devices or storage devices.
  • the calculator 22 includes a single-core or multi-core processor (such as a central processing unit (CPU), a graphics processing unit (GPU), a microcontroller, and a digital signal processor (DSP)).
  • a programmable logic circuit such as an application-specific integrated circuit (ASIC), a field programmable gate array (FPGA), a programmable logic device (PLD) and programmable logic arrays (PLA), a state machine, a logic gate and discrete hardware components.
  • ASIC application-specific integrated circuit
  • FPGA field programmable gate array
  • PLD programmable logic device
  • PLA programmable logic arrays
  • the estimation method comprises an obtaining step and an estimation step.
  • the calculator 22 obtains the capacity of the electrochemical element 12, the first measurement values and the second measurement values.
  • This obtaining step is schematized in Figure 3 by squares 30, 32 and 34 corresponding respectively to the capacity, the first values and the second values. Capacity can be obtained by any means, in particular by implementing an estimate. For the rest, the capacity is noted ⁇ ⁇ with i an index used to identify the electrochemical elements 12.
  • the capacity is thus the capacity of the ith electrochemical element 12 of the battery 10.
  • the electrochemical elements 12 are assumed here to be connected in series.
  • the first measurement values are values of the current of the electrochemical element 12 and of the balancing current applied to the electrochemical element 12.
  • ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ and ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ respectively designate the current of the electrochemical element 12 of index i and the balancing current applied to the electrochemical element 12 of index i.
  • Each of the first measurement values are obtained at first moments. According to the example described, the first measurement values are obtained at regular intervals, this time interval being denoted ⁇ ⁇ . According to the example described, the two current sensors 18 and 20 measure these current values.
  • the first measurement values are obtained by estimation.
  • the first measurement values are therefore obtained either by measurements or by estimations or if this is relevant, for example because certain measurements are not achievable at certain first moments, by measurements and estimations.
  • the second measurement values are values of the state of charge of the electrochemical element. Each of the second measurement values are obtained at second times.
  • the second moments are denoted tn in the following, the index n being an integer.
  • the second measurement values can thus be noted ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ , i designating the i-th electrochemical element 12 and n the second instant tn.
  • the second measurement values are obtained either by measurements or estimations. For a measurement, a complete discharge or charge should be carried out.
  • the calculator 22 thus has a plurality of values for several physical quantities and will use these values to estimate the self-discharge of the electrochemical element 12.
  • the calculator 22 thus estimates the value of the self-discharge of the electrochemical element 12 at a second instant, called second estimation instant, by application of an estimation function on the capacity, of the first measurement values and a second measurement value.
  • This estimation step is symbolized by a rectangle 36.
  • the reference value is zero and the estimation function is an observer based on a formula which can be described as “coulometry”.
  • the state of charge can be expressed by the following formula:
  • the estimation function therefore seeks to obtain an estimate of the self-discharge of the electrochemical element considered.
  • the self-discharge current is expressed as loss of capacity per month of the electrochemical element 12 considered.
  • the convention used for the current is the receiver convention, so the discharge current is negative and thus the self-discharge currents to be estimated are negative currents.
  • the estimation function calculates two contributions to the self-discharge, a first contribution and a second contribution.
  • the first contribution corresponds to the variation in the state of charge of the electrochemical element 12 between the second estimation instant and a second previous instant.
  • the second contribution corresponds to the accumulation of charge in the electrochemical element 12 linked to the first measurement values in the time interval between the second previous instant and the second estimation instant.
  • the estimation function is a weighted sum of the contributions and the value of the self-discharge relative to the reference value at the second previous moment.
  • the contributions are here weighted by the same gain coefficient.
  • ⁇ ⁇ ⁇ corresponds to the value of ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ + ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ at times ⁇ ⁇ + ⁇ ⁇ ⁇
  • k being an integer varying between 0 and M-1
  • ⁇ is the gain coefficient.
  • the gain coefficient depends on two parameters, a first parameter being the product of the capacity of the electrochemical element with the time interval between the second previous instant and the second estimation instant and the second parameter being an adjustable value.
  • the gain coefficient is a hyperbolic function that can be written in the form: ⁇ ⁇ 1 ⁇ 12 + ⁇ 22 with P1 the first parameter and P2 the second parameter.
  • the gain coefficient is given by: Where: ⁇ ⁇ is a tuning parameter (second parameter P2) which allows you to control the observer's update speed.
  • the gain coefficient used also takes into account a third parameter, the third parameter taking into account the uncertainty of the second measurements.
  • the gain coefficient is a hyperbolic function that can be written in the form: ⁇ 3 ⁇ 1 ⁇ ⁇ 12 + ⁇ 22 with P1 the first parameter, P2 the second parameter and P3 the third parameter.
  • the third parameter ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ verifies the following relationship:
  • ⁇ is an adjustment parameter
  • this parameter verifying 0 ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ 1 ⁇ ⁇ 1 and ⁇ 2 represent, respectively, the uncertainty in the state of charge measurement at the second instants ⁇ ⁇ + 1 and ⁇ ⁇
  • ⁇ ⁇ designates a number relatively small positive, whose role is to avoid division by 0 if the term is zero
  • ⁇ designates the error in the estimation of the self-discharge, this value being given according to the following formula:
  • the third parameter ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ thus introduces a so-called dead zone mechanism into the estimation process.
  • the estimation function is an observer based on a coulometry model and the reference value is the self-discharge value of a reference electrochemical element 12.
  • the reference electrochemical element 12 is the electrochemical element 12 for which the self-discharge value at the second previous instant is the highest.
  • Such an estimation function thus allows the estimation of the difference in self-discharge between the electrochemical element 12 considered and that of the reference electrochemical element 12.
  • the estimation function according to the second example also takes into account two additional contributions.
  • the third contribution corresponds to the variation in the state of charge of the reference electrochemical element between the second estimation instant and the second previous instant.
  • the fourth contribution corresponds, for its part, to the accumulation of charge in the electrochemical reference element linked to the first measurement values in the time interval between the second previous instant and the second estimation instant.
  • the estimation function is a weighted sum of the contributions and the value of the self-discharge relative to the reference value at the second previous moment. The contributions are here weighted by the same gain coefficient.
  • ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ represents the estimate of the self-discharge difference of the ith electrochemical element 12 relative to the self-discharge of the reference electrochemical element 12
  • ⁇ ⁇ ⁇ designates the index of the reference electrochemical element, in the example described, due to the choice of the reference electrochemical element, the index ⁇ ⁇ verifies the following relationship:
  • the gain coefficient ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ is always expressed as follows:
  • a value is obtained at the end of the process for the self-discharge of an electrochemical element 12. This is represented schematically in Figure 3 by the circle 38.
  • Such a process thus makes it possible to obtain a estimation of self-discharge which is more reliable.
  • Self-discharge estimation can be used for many applications.
  • the estimation of the self-discharge is used to obtain the dispersion of the state of charge of the electrochemical elements.
  • the calculator 22 can also implement a method of evaluating the dispersion of the state of charge of the electrochemical elements according to the flowchart illustrated in FIG. 4.
  • the evaluation method comprises a implementation stage and a determination stage.
  • the calculator 22 implements the method of estimating the self-discharge for a plurality of electrochemical elements 12 of the battery 10.
  • the plurality of electrochemical elements 12 preferably groups together, all the electrochemical elements 12 of the battery 10. The calculator 22 thus makes it possible to obtain a self-discharge value relative to the reference value for each electrochemical element 12 of the plurality.
  • the calculator 22 determines the dispersion of the state of charge within the plurality at an evaluation instant as the difference between the state of charge of the electrochemical element 12 of the plurality which is the highest and the state of charge of the electrochemical element 12 of the plurality is the lowest.
  • the determination step includes a test operation and an application operation. During the test operation, one or more predefined criteria are used. In the case described, two criteria are used. A first criterion consists of determining whether the evaluation instant corresponds to a second estimation instant.
  • This test is represented in Figure 4 by a diamond schematically representing a test of the value of the photo taking variable PF. If the photo taking variable PF is worth a first value, this indicates that the photo was taken while if the photo taking variable PF is worth a second value, this indicates that the photo was not taken. done.
  • the photo taking variable PF is thus, for example, a Boolean whose first value is TRUE (denoted O in Figure 4) and the second value is FALSE (denoted N in Figure 4).
  • a second criterion used during the test operation is to test the state of the balancing circuit at the evaluation time.
  • This test is represented in Figure 4 by a diamond schematically representing a test of the value of the activation variable ABF.
  • the activation variable ABF is a Boolean taking the value TRUE when the balancing circuit 15 is in the active state and FALSE otherwise.
  • the calculator 22 applies an evaluation function to the values used or obtained during the implementation step.
  • the applied evaluation calculation function is chosen according to the result of the test operation. More precisely, the evaluation calculation function will be chosen from several sub-functions according to the predefined criterion(s) used during the test operation. In the case illustrated, the computer 22 has three different sub-functions denoted respectively SFC, SFE1 and SFE2. When the first criterion is verified, the calculator 22 applies an SFC calculation sub-function as a calculation function.
  • the calculation subfunction SFC calculates the maximum of the difference in the charge states of the electrochemical elements 12 of the plurality at the evaluation instant.
  • Such an SFC calculation subfunction is written: Where: o SS designates the deviation in state of charge SS, that is to say the percentage difference between the most charged electrochemical element 12 and the least charged electrochemical element 12 within the plurality, and o MOWS corresponds to the maximum window for observing differences in state of charge in the measurement zone, such a window can for example be set as the maximum state of charge level of zone Z1 in Figure 2,
  • the calculator 22 applies as a calculation function a first estimation sub-function SFE1.
  • the first estimation subfunction SFE1 is applied to the values obtained at the end of the implementation step. Unlike the calculation subfunction SFC which uses measurements also used in the implementation step, the first estimation subfunction SFE1 uses the output data from the implementation step.
  • the first estimation subfunction SFE1 estimates four contributions to the dispersion, namely: - a first contribution linked to the deviation in the state of charge within the plurality, - a second contribution linked to the self-discharge specific to each element electrochemical 12, - a third contribution linked to the maximum self-discharge of all the electrochemical elements 12 of the plurality, and - a fourth contribution linked to the balancing currents applied to the electrochemical elements 12 of the plurality of electrochemical elements 12.
  • ⁇ is the index of the electrochemical element 12 considered and is the balancing current applied to the electrochemical element 12 ⁇ in ampere
  • ⁇ ⁇ designates the capacity of cell i in ⁇ h and ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ h
  • ⁇ the self-discharge of the electrochemical element 12 estimated in ⁇ ⁇
  • ⁇ CSD%,i estimated self-discharge of the ith electrochemical element 12 considered: 100 ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ h, ⁇ 00 ⁇ ⁇ [% ⁇ 1 36. ⁇ ]
  • the calculator 22 applies a second estimation sub-function SFE2.
  • the computer 22 therefore applies this second estimation sub-function SFE2 when the balancing circuit 15 is in the active state and the evaluation instant does not correspond to the second estimation instant.
  • the second estimation subfunction SFE2 is an estimation function applied to the values obtained at the end of the implementation step.
  • the second estimation subfunction SFE2 estimates three contributions to the dispersion, namely: - a first contribution linked to the deviation in the state of charge within the plurality, - a second contribution linked to the self-discharge specific to each electrochemical element 12, and - a third contribution linked to the maximum self-discharge of all the electrochemical elements 12 of the plurality.
  • a measured or estimated value is thus obtained at the end for the deviation in the state of charge SS by taking into account the best available values.
  • the evaluation method makes it possible to obtain the most precise value of the deviation in the state of charge SS within the plurality of electrochemical elements 12.
  • the estimation of the self-discharge is used to control the current balancing of electrochemical elements.
  • the computer 22 implements a process for controlling the current balancing of the electrochemical elements.
  • the control method comprises an implementation step, a comparison step and a control step.
  • the calculator 22 implements the previous evaluation method to obtain an evaluated dispersion.
  • the upper part of the figure (before the brace) therefore corresponds to the repeat of the flow chart of Figure 4.
  • the calculator 22 compares the dispersion evaluated with a dispersion threshold SST.
  • the SST dispersion threshold is a parameter setting the difference in percentage of maximum state of charge tolerated in the plurality at the time of taking photos.
  • the SST dispersion threshold is chosen to guarantee that when taking photos the elements are observable and prevents the available capacity from being too reduced.
  • An SST dispersion threshold of between 1% and 5% usually allows these conditions to be met. This operation is symbolized in Figure 5 by a diamond giving the result of the comparison (O for dispersion greater than the SST dispersion threshold and N for dispersion less than the SST dispersion threshold).
  • the balancing control method described above allows effective management of the balancing circuit 15 so that it ensures good balancing of the state of charge of the electrochemical elements 12 within the plurality.
  • the computer 22 implements a balancing control method comprising an implementation step, a comparison step and a control step.
  • the implementation and comparison steps are similar to the previous cases. The same remarks therefore apply here and are not repeated.
  • the computer 22 controls the time interval between two second consecutive instants to be used for subsequent measurements depending on the result of the comparison, that is to say the time interval between two photo taken. Such a time interval will therefore be called measurement interval in the following to clarify the rest of the description. Ideally, this time interval should be as long as possible to interrupt the use of the battery 10 as little as possible.
  • the control carried out by the computer 22 may consist of implementing one or more of the operations explained in the following.
  • the measurement interval is incremented by a first time increment when the dispersion evaluated is less than or equal to a threshold.
  • the measurement interval is reduced by a second time increment when the dispersion evaluated is less than or equal to the threshold.
  • the measurement interval is fixed at a predefined value if the reduction of the second increment leads to a value lower than the predefined value.
  • the first time increment and the second time increment can advantageously be equal.
  • the first time increment and the second time increment depend on other parameters, for example the number of iterations already carried out in the implementation of the method or the deviation of the dispersion evaluated at the threshold .
  • the measurement interval BP is initialized to an initial value T0.
  • the computer 22 maintains the variable PR at a first value indicating that a discharge is not necessary.
  • the value of the PR variable is changed to a second value. This second value corresponds to the fact that it is appropriate to carry out a discharge.
  • the first value is 0 and the second value is 1, so the first value is TRUE while the second value is FALSE.
  • this action may include additional criteria, for example, if the dispersion of the state of charge exceeds a threshold, the change to 1 of the variable PR may also be imposed. This information on the dispersion of the state of charge comes here from the evaluation process described previously.
  • the calculator 22 then performs a test action to test whether the electrochemical element 12 is in the measurement zone, that is to say a zone adapted to the SOC/OCV characteristic of FIG. 2.
  • Such a test action thus corresponds to a step of testing the validity of the measurement.
  • This action is represented schematically by a diamond in which it is indicated “Z1/Z4?” ".
  • the electrochemical element 12 is actually in the measurement zone, it is then tested if the difference in state of charge with balancing is less than or equal to the MOWS value already explained previously.
  • Figure 7 it is a diamond with the indication SS ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ which corresponds to this action. If not, the measurement interval BP is reset to the initial value T0 as indicated on the corresponding rectangle in Figure 7.
  • the computer 22 implements a second test. This test determines if the difference in state of charge with balancing is less than or equal to the MUL value.
  • the MUL value corresponds to the maximum tolerance allowed for dispersion at the time of measurement.
  • the MUL value is less than or equal to the MOWS value.
  • the MUL value can in particular be set to the value of the dispersion threshold SST.
  • the action corresponding to the second test is represented by a diamond with the indication SS ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ .
  • the measurement interval BP is incremented by a predefined time interval TS relative to the current value of the measurement interval noted BP n in the corresponding rectangle.
  • the predefined time TS can be set to the desired value depending on the desired precision in obtaining the BP measurement interval. As a non-limiting example, we could choose a value equal to 1 day.
  • the current value of the measurement interval BP n is compared with the predefined time interval TS. If the difference result is positive (BP n > TS), the predefined time interval TS is removed from the current value of the measuring interval BP n to obtain a new value for the measuring interval BP and otherwise, the current value of the BP measuring interval n is retained.
  • Such a method is implemented iteratively until a value for the BP measurement interval is obtained which is satisfactory.
  • Such a control method therefore makes it possible to dynamically adjust the BP measurement interval. This results in increased availability of the battery 10.
  • the process comprises four blocks: a first block B1 providing a self-discharge value for each electrochemical element 12, a second block B2 giving the value of the dispersion within the plurality of electrochemical elements 12, a third block B3 controlling the measurement interval and a fourth block B4 controlling the activation of the balancing circuit 15
  • a first block B1 providing a self-discharge value for each electrochemical element 12
  • a second block B2 giving the value of the dispersion within the plurality of electrochemical elements 12
  • a third block B3 controlling the measurement interval
  • a fourth block B4 controlling the activation of the balancing circuit 15
  • the actions of the third block B3 can be implemented with any method making it possible to obtain the value of the dispersion within the plurality of electrochemical elements 12, for example, a combination blocks B1 and B2 corresponding to the method described, but also a combination of B2 with a block other than block B1 or a combination of completely different blocks. Similar remarks are valid for the second block B2 and the fourth block B4.
  • blocks B1 to B4 are advantageously used to ensure better current balancing of the electrochemical elements 12. This has been shown in the context of experiments carried out by the Applicant and the results of which are visible on the Figures 9 to 12. In these experiments, the battery comprises 5 electrochemical elements 12 in series. The final time considered is 180 days.
  • Figures 10 and 11 are obtained to compare with the result of Figure 12 corresponding to current balancing without implementation of the method.
  • Figures 10 and 12 represent the evolution of the state of charge dispersion with time and in dotted lines the times at which a photo is taken.
  • Figure 11 shows how the BP measurement interval increases with time. It appears from this comparison that the method makes it possible to obtain a reduction of a factor of 4 in the dispersion of the state of charge as well as a gain of a factor of 3 over the BP measurement interval. The methods described therefore make it possible to obtain better balancing with spaced photos taken.

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Abstract

La présente invention concerne un procédé d'estimation de l'autodécharge d'un élément électrochimique sur lequel est appliqué un courant d'équilibrage, le procédé comprenant les étapes de : - obtention de : - la capacité de l'élément électrochimique, - premières valeurs de mesure comprenant des mesures du courant et du courant d'équilibrage appliqué à des premiers instants, et - deuxièmes valeurs de mesure comprenant des mesures de l'état de charge à des deuxièmes instants, - estimation de la valeur de l'autodécharge à un deuxième instant d'estimation par application d'une fonction d'estimation sur les valeurs obtenues, la fonction d'estimation calculant une première contribution correspondant à la variation de l'état de charge et une deuxième contribution correspondant à l'accumulation de charge liée aux premières valeurs.

Description

Procédé d’estimation de l’autodécharge d’un élément électrochimique d’une batterie, procédés et dispositifs associés La présente invention concerne un procédé d’estimation de l’autodécharge d’au moins un élément électrochimique d’une batterie. Elle concerne aussi des procédés mettant en œuvre le procédé d’estimation précité, à savoir un procédé d’évaluation de la dispersion de l’état de charge et un procédé de contrôle de l’équilibrage en courant des éléments électrochimiques d’une batterie. L’invention se rapporte aussi à un calculateur, un système de gestion et une batterie associés. Typiquement une batterie comprend un ou plusieurs accumulateurs de courant appelés aussi générateurs électrochimiques, cellules ou éléments. Un accumulateur est un dispositif de production d'électricité dans lequel de l'énergie chimique est convertie en énergie électrique. L'énergie chimique provient des composés électrochimiquement actifs déposés sur au moins une face d'électrodes disposées dans l'accumulateur. L'énergie électrique est produite par des réactions électrochimiques au cours d'une décharge de l'accumulateur. Les électrodes, disposées dans un conteneur, sont connectées électriquement à des bornes de sortie de courant qui assurent une continuité électrique entre les électrodes et un consommateur électrique auquel l'accumulateur est associé. Afin d'augmenter la puissance électrique délivrée, on peut associer plusieurs accumulateurs étanches entre eux pour former une batterie. Ainsi, une batterie peut être divisée en modules, chaque module étant composé d'un ou plusieurs accumulateurs reliés entre eux en série et/ou en parallèle. Ainsi, une batterie peut par exemple comporter une ou plusieurs branches parallèles d'accumulateurs reliés en série et/ou une ou plusieurs branches parallèles de modules reliés en série. Un circuit de charge est généralement prévu auquel la batterie peut être branchée pour recharger les accumulateurs. Par ailleurs, un système de gestion électronique comprenant des capteurs de mesures et un circuit électronique de contrôle, plus ou moins évolué selon les applications, peut être associé à la batterie. Un tel système permet notamment d'organiser et de contrôler la charge et la décharge de la batterie, pour équilibrer la charge et la décharge des différents accumulateurs de la batterie les uns par rapport aux autres. Pour équilibrer la charge et la décharge des différents accumulateurs, il convient d’être capable d’obtenir avec soin le déséquilibre en courant entre ces accumulateurs. Pour cela, il est connu d’effectuer une décharge complète pour déterminer l’état de charge et ensuite de compenser les écarts d’état de charge observés par un équilibrage des accumulateurs mais cela implique d’arrêter fréquemment le système complet, ce qui peut être problématique pour certaines applications. Il existe donc un besoin pour un procédé permettant de déterminer efficacement les grandeurs impliquées dans l’équilibrage en courant d’éléments électrochimiques d’une batterie et de mieux contrôler cet équilibrage. En particulier, une bonne connaissance des dispersions d’autodécharge permettrait un contrôle plus intelligent de l’équilibrage permettant de compenser ces effets sans avoir à effectuer une décharge complète. A cet effet, la description décrit un procédé d’estimation de l’autodécharge d’au moins un élément électrochimique d’une batterie par rapport à une valeur de référence, un courant d’équilibrage propre à l’élément électrochimique étant appliqué sur chaque élément électrochimique, le procédé étant mis en œuvre par un calculateur, le procédé comprenant, pour au moins un élément électrochimique, les étapes de : - obtention de : - la capacité de l’élément électrochimique, - premières valeurs de mesure, les premières valeurs comprenant des mesures ou des estimations du courant de l’élément électrochimique et du courant d’équilibrage appliqué sur l’élément électrochimique à des premiers instants, et - deuxièmes valeurs de mesure, les deuxièmes valeurs comprenant des mesures ou des estimations de l’état de charge de l’élément électrochimique à des deuxièmes instants, - estimation de la valeur de l’autodécharge de l’élément électrochimique à un deuxième instant, dit deuxième instant d’estimation, par application d’une fonction d’estimation sur la capacité, des premières valeurs de mesure et des deuxièmes valeurs de mesure, la fonction d’estimation calculant deux contributions à l’autodécharge, une première contribution correspondant à la variation de l’état de charge de l’élément électrochimique entre le deuxième instant d’estimation et un deuxième instant antérieur et une deuxième contribution correspondant à l’accumulation de charge dans l’élément électrochimique liée aux premières valeurs de mesure dans l’intervalle de temps entre le deuxième instant antérieur et le deuxième instant d’estimation. Selon des modes de réalisation particuliers, le procédé d’estimation de l’autodécharge présente une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prise(s) isolément ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles : - la valeur de référence est la valeur d’autodécharge d’un autre élément électrochimique, l’autre élément électrochimique étant, de préférence, l’élément électrochimique pour lequel la valeur d’autodécharge au deuxième instant antérieur est la plus élevée, la fonction d’estimation prenant également en compte une troisième contribution correspondant à la variation de l’état de charge de l’autre élément électrochimique entre le deuxième instant d’estimation et le deuxième instant antérieur et une quatrième contribution correspondant à l’accumulation de charge dans l’autre élément électrochimique liée aux premières valeurs de mesure dans l’intervalle de temps entre le deuxième instant antérieur et le deuxième instant d’estimation. - la fonction d’estimation est une somme pondérée des contributions et de la valeur de l’autodécharge par rapport à la valeur de référence au deuxième instant antérieur. - les contributions sont pondérées par un même coefficient de gain, le coefficient de gain dépendant : - d’un premier paramètre, le premier paramètre étant le produit de la capacité de l’élément électrochimique avec l’intervalle de temps entre le deuxième instant antérieur et le deuxième instant d’estimation, - d’un deuxième paramètre, le deuxième paramètre étant une valeur réglable, et éventuellement - d’un troisième paramètre prenant en compte l’incertitude des deuxièmes mesures, le troisième paramètre dépend, de préférence, du rapport entre l’incertitude des deuxièmes mesures et la valeur des contributions, le coefficient de gain étant de préférence une fonction hyperbolique pouvant s’écrire sous la forme : ^^3 ^^1 ^^12 + ^^22 avec P1 le premier paramètre, P2 le deuxième paramètre et P3 le troisième paramètre. La description se rapporte également à un procédé d’évaluation de la dispersion de l’état de charge d’une pluralité d’éléments électrochimiques d’une batterie, la pluralité comportant, de préférence, l’ensemble des éléments électrochimiques de la batterie, le procédé d’évaluation de la dispersion de l’état de charge étant mis en œuvre par un calculateur et comprenant les étapes de : - mise en œuvre, pour la pluralité d’éléments électrochimiques de la batterie (10), des étapes d’un procédé d’estimation de l’autodécharge d’un élément électrochimique d’une batterie par rapport à une valeur de référence, le procédé étant tel que précédemment décrit, pour obtenir une valeur d’autodécharge par rapport à la valeur de référence pour chaque élément électrochimique de la pluralité d’éléments électrochimiques, et - détermination de la dispersion de l’état de charge au sein de la pluralité à un instant d’évaluation comme la différence entre l’état de charge de l’élément électrochimique de la pluralité qui est le plus élevé et l’état de charge de l’élément électrochimique de la pluralité qui est le moins élevé, l’étape de détermination comprenant l’application d’une fonction d’évaluation sur des valeurs utilisées ou obtenues lors de l’étape de mise en œuvre. Selon des modes de réalisation particuliers, le procédé d’évaluation de la dispersion de l’état de charge présente une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prise(s) isolément ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles : - la batterie est pourvue d’un circuit d’équilibrage permettant d’appliquer un courant d’équilibrage respectif dans chaque élément électrochimique de la pluralité d’éléments électrochimiques, le circuit d’équilibrage présentant deux états, un état actif et un état inactif, la fonction d’évaluation appliquée étant choisie entre plusieurs sous-fonctions selon au moins un critère prédéfini, l’au moins un critère prédéfini étant de préférence que l’instant d’évaluation corresponde au deuxième instant d’estimation et l’état du circuit d’équilibrage à l’instant d’évaluation. - les sous-fonctions sont choisies parmi : - une sous-fonction de calcul calculant le maximum de la différence des états de charge à l’instant d’évaluation. - une fonction d’estimation appliquée aux valeurs obtenues à l’issue de l’étape de mise en œuvre, la fonction d’estimation calculant deux contributions à la dispersion, une première contribution liée à l’autodécharge propre à chaque élément électrochimique et une deuxième contribution liée à l’autodécharge maximale de l’ensemble des éléments électrochimiques de la pluralité, et - une sous-fonction est une fonction d’estimation appliquée aux valeurs obtenues à l’issue de l’étape de mise en œuvre, la fonction d’estimation calculant trois contributions à la dispersion, une première contribution liée à l’autodécharge propre à chaque élément électrochimique, une deuxième contribution liée à l’autodécharge maximale de l’ensemble des éléments électrochimiques de la pluralité et une troisième contribution liée aux courants d’équilibrage appliqués sur les éléments électrochimiques de la pluralité d’éléments électrochimiques. - lorsqu’un critère selon lequel l’instant d’évaluation correspond au deuxième instant d’estimation est vérifié, la fonction d’évaluation choisie est la sous-fonction de calcul, et lorsque le circuit d’équilibrage est dans l’état actif, la fonction d’évaluation choisie étant la sous-fonction d’estimation calculant trois contributions, la fonction d’évaluation choisie est la sous-fonction d’estimation calculant deux contributions sinon. La description se rapporte également à un procédé de contrôle de l’équilibrage en courant des éléments électrochimiques d’une batterie, la batterie étant pourvue d’un circuit d’équilibrage permettant d’appliquer un courant d’équilibrage respectif dans chaque élément électrochimique de la pluralité d’éléments électrochimiques, le circuit d’équilibrage présentant deux états, un état actif et un état inactif, le procédé de contrôle étant mis en œuvre par un calculateur, le procédé de contrôle comportant les étapes de : - mise en œuvre des étapes du procédé d’évaluation de la dispersion de l’état de charge d’une pluralité d’éléments électrochimiques d’une batterie, le procédé d’évaluation étant tel que précédemment décrit, pour obtenir une dispersion évaluée, - comparaison de la dispersion évaluée avec un seuil de dispersion, et - contrôle de l’état du circuit d’équilibrage en fonction du résultat de la comparaison par mise dans l’état actif du circuit d’équilibrage si la dispersion évaluée est supérieure ou égale au seuil de dispersion éventuellement diminué d’un seuil d’hystérésis et la mise dans l’état inactif du circuit d’équilibrage sinon. La description concerne aussi un procédé de contrôle de l’équilibrage en courant des éléments électrochimiques d’une batterie, le procédé de contrôle étant mis en œuvre par un calculateur, le procédé de contrôle comportant les étapes de : - mise en œuvre des étapes du procédé d’évaluation de la dispersion de l’état de charge d’une pluralité d’éléments électrochimiques d’une batterie, le procédé d’évaluation étant tel que précédemment décrit, pour obtenir une dispersion évaluée, - comparaison de la dispersion évaluée avec un seuil de dispersion, et - contrôle de l’intervalle de temps entre deux deuxièmes instants consécutifs à utiliser pour les mesures ultérieures en fonction du résultat de la comparaison. Selon des modes de réalisation particuliers, le procédé de contrôle de l’équilibrage en courant des éléments électrochimiques présente une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prise(s) isolément ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles : - l’étape de contrôle comporte une incrémentation de l’intervalle de temps d’un premier incrément de temps lorsque la dispersion évaluée est inférieure ou égale au seuil et une diminution de l’intervalle de temps d’un deuxième incrément de temps lorsque la dispersion évaluée est inférieure ou égale au seuil, l’intervalle de temps étant fixé à une valeur prédéfinie si la diminution du deuxième incrément conduit à une valeur inférieure à la valeur prédéfinie, le premier incrément de temps et le deuxième incrément de temps étant de préférence égaux. - le procédé comporte, en outre, une étape de test de la validité de la mesure, l’étape de test comportant un test de l’amplitude de variation de la dispersion par rapport à une valeur maximale de variation possible. La description se rapporte aussi à un calculateur propre à mettre en œuvre un procédé tel que précédemment décrit. La description concerne également à un système de gestion d’une pluralité d’éléments électrochimiques d’une batterie, les éléments électrochimiques présentant des bornes, le système de gestion comprenant : - un circuit d’équilibrage propre à appliquer un courant d’équilibrage respectif sur chacun des éléments électrochimiques de la pluralité d’éléments électrochimiques, - pour chaque élément électrochimique de la pluralité d’éléments électrochimiques : - un capteur du courant délivré par l’élément électrochimique, - un capteur du courant d’équilibrage appliqué, et - un capteur de tension propre à mesurer la tension aux bornes de l’élément électrochimique, et - un calculateur tel que précédemment décrit. La description se rapporte aussi à une batterie comprenant : - des éléments électrochimiques, et - un système de gestion tel que précédemment décrit. Dans la présente description, l’expression « propre à » signifie indifféremment « adapté pour », « adapté à » ou « configuré pour ». Des caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d’exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins annexés, sur lesquels : - la figure 1 est une représentation schématique d’un exemple de batterie comportant un élément électrochimique, - la figure 2 est un graphe illustrant un exemple de caractéristique état de charge – tension en circuit ouvert de l’élément électrochimique de la figure 1, - la figure 3 est une représentation en schéma-bloc d’un exemple de mise en œuvre de procédé d’estimation de l’autodécharge d’un élément électrochimique, - la figure 4 est un ordinogramme d’un exemple de mise en œuvre d’un procédé d’évaluation de la dispersion d’état de charge au sein d’une pluralité d’éléments électrochimiques, - la figure 5 est un ordinogramme d’un exemple de mise en œuvre d’un procédé de contrôle de l’équilibrage, - la figure 6 est un ordinogramme d’un exemple de mise en œuvre d’un autre procédé de contrôle de l’équilibrage, - la figure 7 est un ordinogramme d’un exemple de mise en œuvre d’encore un autre procédé de contrôle de l’équilibrage, - la figure 8 est une représentation par bloc de l’agencement des procédés des figures 3 à 7, - les figures 9 à 12 présentant des résultats expérimentaux obtenus par la Demanderesse en mettant en œuvre les procédés des figures 3 à 7. Une batterie 10 est représentée sur la figure 1. De manière connue en soi, une batterie est généralement un agencement d’une pluralité d’éléments électrochimiques mais dans un souci de simplification du propos, il est décrit un cas à un seul élément électrochimique dans ce qui suit, sachant que la transposition à d’autres agencements est immédiate. La batterie 10 comporte un élément électrochimique 12 et un système de gestion 14 de l’élément électrochimique 12. Comme expliqué précédemment, un élément électrochimique 12 est un dispositif de production d'électricité dans lequel de l'énergie chimique est convertie en énergie électrique. L’élément électrochimique 12 délivre donc un courant et une tension entre deux bornes. L’élément électrochimique 12 peut présenter une caractéristique état de charge SOC – tension en circuit ouvert OCV telle que visible sur la figure 2. Cette caractéristique est notée caractéristique SOC/OCV dans la suite. L'état de charge est une information utile au système de gestion 14 pour optimiser l’utilisation et la durée de vie de la batterie 10. L’état de charge est souvent désigné par l’abréviation SOC qui renvoie à la dénomination anglaise de « State of Charge ». La tension en circuit ouvert est souvent désignée par l’abréviation OCV qui renvoie à la dénomination anglaise de « Open Circuit Voltage ». Dans la figure 2, l’état de charge SOC est exprimé en pourcentage d’un état de charge maximale. La caractéristique SOC/OCV peut présenter, par exemple, quatre zones, une première zone Z1, une deuxième zone Z2, une troisième zone Z3 et une quatrième zone Z4. La première zone Z1 correspond au début de la charge et la quatrième zone Z4 à la fin de la charge. Pour les deux zones intermédiaires, dans la mesure où les deuxième zone Z2 et troisième zone Z3 correspondent à une portion plane, il sera utilisé la dénomination portion plane (Z23) dans la suite. La portion plane Z23 est une portion dans laquelle la variation de tension en circuit ouvert OCV est inférieure à 30 mV pour une variation d’au moins 10% de l’état de charge SOC. Un tel type de caractéristique SOC/OCV se retrouve notamment lorsque l’élément électrochimique 12 est un élément électrochimique comprenant un matériau actif cathodique choisi dans les groupes suivants ou leurs mélanges : i) un composé de formule LixFe1-yMyPO4 où M est choisi dans le groupe consistant en B, Mg, Al, Si, Ca, Ti, V, Cr, Mn, Co, Ni, Cu, Zn, Y, Zr, Nb et Mo; et 0,8≤x≤1,2 ; 0≤y≤0,6, ii) un composé de formule LixMn1-y-zM’yM’’zPO4, où M’ et M’’ sont différents l’un de l’autre et sont choisis dans le groupe consistant en B, Mg, Al, Si, Ca, Ti, V, Cr, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Y, Zr, Nb et Mo, avec 0,8≤x≤1,2 ; 0≤y≤0,6 ; 0,0≤z≤0,2, iii) un composé de formule LixMn2-y-zNiyMzO4-d-cFc où M représente un ou plusieurs éléments choisis dans le groupe consistant en B, Mg, Al, Si, Ca, Ti, V, Cr, Fe, Co, Cu, Zn, Y, Zr, Nb, Ru, W et Mo;. et 1≤x≤1,4 ; 0<y≤0,6 ; 0≤z≤0,2 ; 0≤d≤1 ; 0≤c≤1, iv) un composé de formule LixMn2-y-zM'yM''zO4, où M' et M" sont choisis dans le groupe consistant en B, Mg, Al, Si, Ca, Ti, V, Cr, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Y, Zr, Nb et Mo ;. M' et M" étant différents l’un de l’autre, et 1≤x≤1,4 ; 0≤y≤0,6 ; 0≤z≤0,2, et v) un composé de formule LiVPO4F. La matière active anodique n’est pas particulièrement limitée. Elle est un matériau capable d’insérer du lithium dans sa structure. Elle peut être choisie parmi des composés du lithium, des matériaux carbonés comme le graphite, le coke, le noir de carbone et le carbone vitreux. Elle peut aussi être à base d’étain, de silicium, de composés à base de carbone et de silicium, de composés à base de carbone et d’étain ou de composés à base de carbone, d’étain et de silicium. Elle peut aussi être un oxyde de titane lithié tel que Li4Ti5O12 ou un oxyde de titane de niobium tel que TiNb2O7. Bien entendu, ces exemples sont non limitatifs et les procédés décrits ultérieurement pourront être utilisés pour n'importe quel type d’élément électrochimique 12. Le système de gestion 14 est un système propre à gérer l’élément électrochimique 12. Le système de gestion 14 comporte un circuit d’équilibrage 15 et, pour chaque élément électrochimique 12, un capteur de tension 16, un premier capteur du courant 18 et un deuxième capteur de courant 20. Le circuit d’équilibrage 15 est propre à appliquer un courant d’équilibrage respectif sur chacun des éléments électrochimiques 12 de la batterie. Le circuit d’équilibrage 15 présente deux états, à savoir un état actif dans lequel le circuit d’équilibrage 15 applique un courant d’équilibrage et un état inactif dans lequel le circuit d’équilibrage 15 n’applique pas le courant d’équilibrage. Le capteur de tension 16 est propre à mesurer la tension aux bornes de l’élément électrochimique 12. Le premier de capteur de courant 18 est propre à mesurer le courant délivré par l’élément électrochimique 12. Le deuxième capteur de courant 20 est propre à mesurer le courant d’équilibrage appliqué sur l’élément électrochimique 12 par le circuit d’équilibrage 15. Le calculateur 22 est propre à mettre en œuvre une pluralité de procédés qui seront décrits ultérieurement. Le calculateur 22 est un circuit électronique conçu pour manipuler et/ou transformer des données représentées par des quantités électroniques ou physiques dans des registres du calculateur et/ou des mémoires en d'autres données similaires correspondant à des données physiques dans les mémoires de registres ou d'autres types de dispositifs d'affichage, de dispositifs de transmission ou de dispositifs de mémorisation. En tant qu’exemples spécifiques, le calculateur 22 comprend un processeur monocœur ou multicœurs (tel qu’une unité de traitement centrale (CPU), une unité de traitement graphique (GPU), un microcontrôleur et un processeur de signal numérique (DSP)), un circuit logique programmable, comme un circuit intégré spécifique à une application (ASIC), un réseau de portes programmables in situ (FPGA), un dispositif logique programmable (PLD) et des réseaux logiques programmables (PLA), une machine à états, une porte logique et des composants matériels discrets. Un fonctionnement du calculateur 22 est maintenant décrit en référence à la figure 3 qui est un ordinogramme illustrant un exemple de mise en œuvre d’un procédé d’estimation de l’autodécharge d’au moins un élément électrochimique 12 de la batterie 10 par rapport à une valeur de référence. Selon l’exemple décrit, le procédé d’estimation comporte une étape d’obtention et une étape d’estimation. Lors d’une étape d’obtention, le calculateur 22 obtient la capacité de l’élément électrochimique 12, des premières valeurs de mesure et des deuxièmes valeurs de mesure. Cette étape d’obtention est schématisée sur la figure 3 par les carrés 30, 32 et 34 correspondant respectivement à la capacité, les premières valeurs et les deuxièmes valeurs. La capacité peut être obtenue par tout moyen, notamment par mise en œuvre d’une estimation. Pour la suite, la capacité est notée ^^ ^^ avec i un indice servant à repérer les éléments électrochimiques 12. La capacité est ainsi la capacité du ième élément électrochimique 12 de la batterie 10. En effet, les éléments électrochimiques 12 sont supposés ici connectés en série. Les premières valeurs de mesure sont des valeurs du courant de l’élément électrochimique 12 et du courant d’équilibrage appliqué sur l’élément électrochimique 12. Dans la suite, ^^ ^ ^^ ^ ^^ ^^ et ^^ ^ ^^ ^ ^^ ^^ désignent respectivement le courant de l’élément électrochimique 12 d’indice i et le courant d’équilibrage appliqué sur l’élément électrochimique 12 d’indice i. Chacune des premières valeurs de mesure sont obtenues à des premiers instants. Selon l’exemple décrit, les premières valeurs de mesures sont obtenues à intervalle régulier, cet intervalle de temps étant noté Δ ^^. Selon l’exemple décrit, les deux capteurs de courant 18 et 20 mesurent ces valeurs de courant. En variante, les premières valeurs de mesure sont obtenues par une estimation. Les premières valeurs de mesure sont donc obtenues soit par des mesures soit par des estimations ou si cela est pertinent, par exemple parce que certaines mesures ne sont pas réalisables à certains premiers instants, par des mesures et des estimations. Les deuxièmes valeurs de mesure sont des valeurs de l’état de charge de l’élément électrochimique. Chacune des deuxièmes valeurs de mesure sont obtenues à des deuxièmes instants. Les deuxièmes instants sont notés tn dans la suite, l’indice n étant un entier. Les deuxièmes valeurs de mesure peuvent ainsi être notées ^^ ^^ ^^ ^ ^^ ^ , i désignant le i- ième élément électrochimique 12 et n le deuxième instant tn. Comme pour les premières valeurs de mesure, les deuxièmes valeurs de mesure sont obtenues soit par des mesures ou des estimations. Pour une mesure, il convient d’effectuer une décharge ou une charge complète. Une telle opération est souvent désignée par l’appellation « prise de photo ». A l’issue de l’étape d’obtention, le calculateur 22 dispose ainsi d’une pluralité de valeurs pour plusieurs grandeurs physiques et va utiliser ces valeurs pour estimer l’autodécharge de l’élément électrochimique 12. Lors de l’étape d’estimation, le calculateur 22 estime ainsi la valeur de l’autodécharge de l’élément électrochimique 12 à un deuxième instant, dit deuxième instant d’estimation, par application d’une fonction d’estimation sur la capacité, des premières valeurs de mesure et une deuxième valeur de mesure. Cette étape d’estimation est symbolisée par un rectangle 36. Selon un premier exemple de réalisation de l’étape d’obtention, la valeur de référence est nulle et la fonction d’estimation est un observateur basé sur une formule qui peut être qualifiée de « coulométrie ». Plus précisément, l’état de charge peut être exprimé par la formule suivante : La fonction d’estimation cherche donc à obtenir l’estimation de l’autodécharge de l’élément électrochimique considéré. Généralement, le courant d’autodécharge s’exprime en perte de capacité par mois de l’élément électrochimique 12 considéré. Autrement dit, une perte de 3% de capacité par mois d’un élément électrochimique de 180 Ah correspond à un courant de 24∗30 = 7.5 ^^ ^^. Il peut également être précisé ici que la convention utilisée pour le courant est la convention récepteur, de sorte que le courant de décharge est négatif et ainsi les courants d’autodécharge à estimer sont des courants négatifs. En l’occurrence, la fonction d’estimation calcule deux contributions à l’autodécharge, une première contribution et une deuxième contribution. La première contribution correspond à la variation de l’état de charge de l’élément électrochimique 12 entre le deuxième instant d’estimation et un deuxième instant antérieur. La deuxième contribution correspond à l’accumulation de charge dans l’élément électrochimique 12 liée aux premières valeurs de mesure dans l’intervalle de temps entre le deuxième instant antérieur et le deuxième instant d’estimation. Plus précisément, la fonction d’estimation est une somme pondérée des contributions et de la valeur de l’autodécharge par rapport à la valeur de référence au deuxième instant antérieur. Les contributions sont ici pondérées par un même coefficient de gain. La fonction d’estimation s’écrit mathématiquement : Où : ^ ^ ^ correspond à la valeur de ^^ ^^ ^^ ^^ ^^ + ^^ ^^ ^^ ^^ aux temps ^^ ^^ + ^^Δ ^^, k étant un entier variant entre 0 et M-1, et ^ est le coefficient de gain. Selon un premier mode de réalisation, le coefficient de gain dépend de deux paramètres, un premier paramètre étant le produit de la capacité de l’élément électrochimique avec l’intervalle de temps entre le deuxième instant antérieur et le deuxième instant d’estimation et le deuxième paramètre étant une valeur réglable. De plus, le coefficient de gain est une fonction hyperbolique pouvant s’écrire sous la forme : ^^1 ^^12 + ^^22 avec P1 le premier paramètre et P2 le deuxième paramètre. A titre d’exemple particulier, le coefficient de gain est donné par : Où : ^ ^^ est un paramètre de réglage (deuxième paramètre P2) qui permet de contrôler la vitesse de mise à jour de l’observateur. Selon un deuxième mode de réalisation, le coefficient de gain utilisé prend également en compte un troisième paramètre, le troisième paramètre prenant en compte l’incertitude des deuxièmes mesures. Par exemple, le coefficient de gain est une fonction hyperbolique pouvant s’écrire sous la forme : ^^3 ^^1 ^^12 + ^^22 avec P1 le premier paramètre, P2 le deuxième paramètre et P3 le troisième paramètre. Le coefficient de gain devient alors : i i Ki = αn θ ΔtM n γ2 + (θiΔtM)2 où ^^ ^ ^^ ^ désigne le troisième paramètre et dépend du rapport entre l’incertitude des deuxièmes mesures et la valeur des contributions. Selon un exemple particulier, le troisième paramètre ^^ ^ ^^ ^ vérifie la relation suivante : Où : ^ est un paramètre de réglage, ce paramètre vérifiant 0 ≤ ^^ ^ ^^ ^ ≤ 1 ^ ^^1 et ^^2 représentent, respectivement, l’incertitude sur la mesure d’état de charge aux deuxièmes instants ^^ ^^+1 et ^^ ^^, ^ ^^ ^^ ^^ ^^ ∑ ^ ^^ ^ =1 ^^ ^^ correspond aux incertitudes sur les mesures des courants des éléments électrochimiques 12 et d’autodécharge, ^ ^^ désigne un nombre positif relativement petit, dont le rôle est d’éviter la division par 0 si le terme est nul, et ^ désigne l’erreur sur l’estimation de l’autodécharge, cette valeur étant donnée selon la formule suivante : Le troisième paramètre ^^ ^ ^^ ^ introduit ainsi un mécanisme dit de zone morte dans le procédé d’estimation. Autrement dit, pour qu’il y ait mise à jour, l’estimation ^^ ^ ^^ ^ doit être suffisamment grande relativement aux incertitudes de mesures ^^ 1 + ^^ 2 . Selon un deuxième exemple, la fonction d’estimation est un observateur basé sur un modèle de coulométrie et la valeur de référence est la valeur d’autodécharge d’un élément électrochimique 12 de référence. Selon un exemple particulier, l’élément électrochimique 12 de référence est l’élément électrochimique 12 pour lequel la valeur d’autodécharge au deuxième instant antérieur est la plus élevée. Une telle fonction d’estimation permet ainsi l’estimation de la différence d’autodécharge entre l’élément électrochimique 12 considéré et celle de l’élément électrochimique 12 de référence. En plus des première et deuxième contributions précédentes, la fonction d’estimation selon le deuxième exemple prend également en compte deux contributions additionnelles. La troisième contribution correspond à la variation de l’état de charge de l’élément électrochimique de référence entre le deuxième instant d’estimation et le deuxième instant antérieur. La quatrième contribution correspond, quant à elle, à l’accumulation de charge dans l’élément électrochimique de référence liée aux premières valeurs de mesure dans l’intervalle de temps entre le deuxième instant antérieur et le deuxième instant d’estimation. Par ailleurs, comme pour le mode de réalisation précédent, la fonction d’estimation est une somme pondérée des contributions et de la valeur de l’autodécharge par rapport à la valeur de référence au deuxième instant antérieur. Les contributions sont ici pondérées par un même coefficient de gain. La fonction d’estimation s’écrit mathématiquement : Où : ^ Δ ^^ ^^ ^^ ^^̂ ^^ représente l’estimation de l’écart d’autodécharge du ième élément électrochimique 12 relativement à l’autodécharge de l’élément électrochimique 12 de référence, ^ ^^ ^^ désigne l’indice de l’élément électrochimique de référence, dans l’exemple décrit, du fait du choix de l’élément électrochimique de référence, l’indice ^^ ^^ vérifie la relation suivante : ^^ ^^ = arg miin ^^ ^^ ^^ ^ ^^ ^ ^ Δ ^^ ^^ ^^ ^ ^^ ^ est la différence d’état de charge entre le ième élément électrochimique et l’élément électrochimique de référence, cette valeur Δ ^^ ^^ ^^ ^ ^^ ^ vérifiant ainsi la relation mathématique suivante : Δ ^^ ^^ ^^ ^^ = ^^ ^^ ^^ ^^ − ^^ ^^ ^ ^^ ^^ ^^ ^^ ^ ^^ Comme pour le cas précédent, deux exemples peuvent être envisagés en particulier pour le coefficient de gain ^^ ^ ^ ^ ^ . Selon le premier exemple, le coefficient de gain ^^ ^ ^ ^^ s’exprime toujours comme suit : Dans le cas du deuxième exemple, le coefficient de gain ^^ ^^ ^^ peut s’écrire : où ^^ ^ ^^ ^ = ^^ ^ ^^ ^ ^^ ^^ ^^ (1 − comme précédemment (la quantité ^^ servant toujours à éviter une division par 0) mais avec une nouvelle formulation pour l’estimation ^^ ^ ^^ ^ qui devient : Dans chacun des cas décrits précédemment, il est obtenu à la fin du procédé une valeur pour l’autodécharge d’un élément électrochimique 12. Cela est représenté schématiquement sur la figure 3 par le cercle 38. Un tel procédé permet ainsi d’obtenir une estimation de l’autodécharge qui soit plus fiable. L’estimation de l’autodécharge peut être utilisée pour de nombreuses applications. Selon une première application, l’estimation de l’autodécharge est utilisée pour obtenir la dispersion de l’état de charge des éléments électrochimiques. Ainsi, à titre d’exemple, le calculateur 22 peut également mettre en œuvre un procédé d’évaluation de la dispersion de l’état de charge des éléments électrochimiques selon l’ordinogramme illustré sur la figure 4. Le procédé d’évaluation comporte une étape de mise en œuvre et une étape de détermination. Lors de l’étape de mise en œuvre, le calculateur 22 met en œuvre le procédé d’estimation de l’autodécharge pour une pluralité d’éléments électrochimiques 12 de la batterie 10. La pluralité d’éléments électrochimiques 12 regroupe, de préférence, l’ensemble des éléments électrochimiques 12 de la batterie 10. Le calculateur 22 permet ainsi d’obtenir une valeur d’autodécharge par rapport à la valeur de référence pour chaque élément électrochimique 12 de la pluralité. Lors de l’étape de détermination, le calculateur 22 détermine la dispersion de l’état de charge au sein de la pluralité à un instant d’évaluation comme la différence entre l’état de charge de l’élément électrochimique 12 de la pluralité qui est le plus élevé et l’état de charge de l’élément électrochimique 12 de la pluralité qui est le moins élevé. Alternativement, il serait possible d’envisager une étape de détermination durant laquelle il est utilisé l’estimation de la différence d’autodécharge relativement à l’élément électrochimique 12 ayant la plus grande valeur d’autodécharge. Selon l’exemple de la figure 4, l’étape de détermination comporte une opération de test et une opération d’application. Lors de l’opération de test, un ou plusieurs critères prédéfinis sont utilisés. Dans le cas décrit, ce sont deux critères qui sont utilisés. Un premier critère consiste à déterminer si l’instant d’évaluation correspond à un deuxième instant d’estimation. Ce test est représenté sur la figure 4 par un losange représentant schématiquement un test de la valeur de la variable de prise de photo PF. Si la variable de prise de photo PF vaut une première valeur, cela indique que la prise de photo a été faite alors que si la variable de prise de photo PF vaut une deuxième valeur, cela indique que la prise de photo n’a pas été faite. La variable de prise de photo PF est ainsi, par exemple, un booléen dont la première valeur est VRAI (notée O dans la figure 4) et la deuxième valeur est FAUX (notée N dans la figure 4). Un deuxième critère utilisé lors de l’opération de test est de tester l’état du circuit d’équilibrage à l’instant d’évaluation. Ce test est représenté sur la figure 4 par un losange représentant schématiquement un test de la valeur de la variable d’activation ABF. La variable d’activation ABF est un booléen prenant la valeur VRAI lorsque le circuit d’équilibrage 15 est dans l’état actif et FAUX sinon. Lors de l’opération d’application, le calculateur 22 applique une fonction d’évaluation sur des valeurs utilisées ou obtenues lors de l’étape de mise en œuvre. La fonction de calcul d’évaluation appliquée est choisie selon le résultat de l’opération de test. Plus précisément, la fonction de calcul d’évaluation sera choisie parmi plusieurs sous-fonctions en fonction du ou des critères prédéfinis utilisés lors de l’opération de test. Dans le cas illustré, le calculateur 22 dispose de trois sous-fonctions différentes notées respectivement SFC, SFE1 et SFE2. Lorsque le premier critère est vérifié, le calculateur 22 applique comme fonction de calcul une sous-fonction de calcul SFC. La sous-fonction de calcul SFC calcule le maximum de la différence des états de charge des éléments électrochimiques 12 de la pluralité à l’instant d’évaluation. Une telle sous-fonction de calcul SFC s’écrit : Où : o SS désigne la déviation en état de charge SS, c’est-à-dire la différence de pourcentage entre l’élément électrochimique 12 le plus chargé et l’élément électrochimique 12 le moins chargé au sein de la pluralité, et o MOWS correspond à la fenêtre maximale pour observer des écarts d’états de charge dans la zone de mesure, une telle fenêtre peut par exemple être fixée comme le niveau d’état de charge maximal de la zone Z1 sur la figure 2, Lorsque le deuxième critère est vérifié mais pas le premier critère, le calculateur 22 applique comme fonction de calcul une première sous-fonction d’estimation SFE1. La première sous-fonction d’estimation SFE1 est appliquée aux valeurs obtenues à l’issue de l’étape de mise en œuvre. Contrairement à la sous-fonction de calcul SFC qui utilise des mesures également utilisées dans l’étape de mise en œuvre, la première sous-fonction d’estimation SFE1 utilise les données de sorties de l’étape de mise en œuvre. La première sous-fonction d’estimation SFE1 estime quatre contributions à la dispersion, à savoir : - une première contribution liée à la déviation en état de charge au sein de la pluralité, - une deuxième contribution liée à l’autodécharge propre à chaque élément électrochimique 12, - une troisième contribution liée à l’autodécharge maximale de l’ensemble des éléments électrochimiques 12 de la pluralité, et - une quatrième contribution liée aux courants d’équilibrage appliqués sur les éléments électrochimiques 12 de la pluralité d’éléments électrochimiques 12. Plus précisément, dans l’exemple décrit, la première sous-fonction d’estimation SFE1 s’écrit : Où : ^ DT désigne l’intervalle de temps entre deux itérations (en seconde), ^ SBWB désigne la quantité de charge équilibrée par le circuit d’équilibrage 15 entre les instants ^^ ^^ et ^^ ^^+1 en pourcentage d’état de charge de l’élément électrochimique 12 considéré, ceci correspondant à la formule suivante : ^^ ^^ ^^ ^^ = 100 × ^^ ^^ ^^ ^^, ^^ [%. ^^−1 3600 × ^^ ] ^^ où ^^ est l’indice de l’élément électrochimique 12 considérée et est le courant d’équilibrage appliqué à l’élément électrochimique 12 ^^ en ampère, ^ MSD% : autodécharge maximale estimée sur l’ensemble des éléments électrochimiques 12 constituant la pluralité : MSD 100 ^^ ^^ ^^ ^^ℎ, ^^ % = 3600 mi∈aNx ^^ [%. ^^−1] ^^ Où ^^ ^^ désigne la capacité de la cellule i en ^^ℎ et ^^ ^^ ^^ ^^ℎ, ^^ l’auto-décharge de l’élément électrochimique 12 estimée en ^^, et ^ CSD%,i : autodécharge estimée du ième l’élément électrochimique 12 considéré : 100 × ^^ ^^ ^^ ^^ℎ, ^^ 00 × ^^ [% −1 36 . ^^ ] ^^ Lorsqu’aucun des deux critères n’est vérifié, le calculateur 22 applique une deuxième sous-fonction d’estimation SFE2. Le calculateur 22 applique donc cette deuxième sous-fonction d’estimation SFE2 lorsque le circuit d’équilibrage 15 est dans l’état actif et que l’instant d’évaluation ne correspond pas au deuxième instant d’estimation. Comme pour le cas de la première sous-fonction d’estimation SFE1, la deuxième sous-fonction d’estimation SFE2 est une fonction d’estimation appliquée aux valeurs obtenues à l’issue de l’étape de mise en œuvre. La deuxième sous-fonction d’estimation SFE2 estime trois contributions à la dispersion, à savoir : - une première contribution liée à la déviation en état de charge au sein de la pluralité, - une deuxième contribution liée à l’autodécharge propre à chaque élément électrochimique 12, et - une troisième contribution liée à l’autodécharge maximale de l’ensemble des éléments électrochimiques 12 de la pluralité. Plus précisément, dans l’exemple décrit, la deuxième sous-fonction d’estimation SFE2 s’écrit : ^^ ^^ ^^2 = ^^ ^^( ^^) + ^^ ^^ ∗ ( ^^ ^^ ^^ − ^^ ^^ ^^) Dans chacun des cas, il est ainsi obtenu à la fin une valeur mesurée ou estimée pour la déviation en état de charge SS en prenant en compte les meilleures valeurs disponibles. Le procédé d’évaluation permet d’obtenir la valeur la plus précise de la déviation en état de charge SS au sein de la pluralité d’éléments électrochimiques 12. Selon une deuxième application, l’estimation de l’autodécharge est utilisée pour contrôler l’équilibrage en courant des éléments électrochimiques. Deux exemples spécifiques vont maintenant être décrits en référence aux ordinogrammes des figures 5 et 6. Selon un premier exemple correspondant à la figure 5, le calculateur 22 met en œuvre un procédé de contrôle de l’équilibrage en courant des éléments électrochimiques. Le procédé de contrôle comporte une étape de mise en œuvre, une étape de comparaison et une étape de contrôle. Lors de l’étape de mise en œuvre, le calculateur 22 met en œuvre le procédé d’évaluation précédent pour obtenir une dispersion évaluée. La partie haute de la figure (avant l’accolade) correspond donc à la reprise de l’ordinogramme de la figure 4. Lors de l’étape de comparaison, le calculateur 22 compare la dispersion évaluée avec un seuil de dispersion SST. Le seuil de dispersion SST est un paramètre fixant la différence de pourcentage d’état de charge maximale tolérée dans la pluralité au moment des prises de photos. Le seuil de dispersion SST est choisi pour garantir qu’au moment des prises de photos les éléments soient observables et évite que la capacité disponible ne soit trop réduite. Un seuil de dispersion SST compris entre 1% et 5% permet usuellement de remplir ces conditions. Cette opération est symbolisée sur la figure 5 par un losange donnant le résultat de la comparaison (O pour dispersion supérieure au seuil de dispersion SST et N pour une dispersion inférieure au seuil de dispersion SST). Lors de l’étape de contrôle, le calculateur 22 contrôle l’état du circuit d’équilibrage 15 en fonction du résultat de la comparaison. Selon l’exemple décrit, le calculateur met le circuit d’équilibrage dans l’état actif du circuit d’équilibrage si la dispersion évaluée est supérieure ou égale au seuil de dispersion. Cela est symbolisé sur la figure 5 par un rectangle dans lequel il est inscrit ABF =1. Dans le cas contraire, le calculateur 22 met le circuit d’équilibrage 15 dans l’état inactif. Ceci est illustré schématiquement le rectangle où il est inscrit ABF = 0. Selon un deuxième exemple correspondant à la figure 6, un test complémentaire est ajouté. Ce test consiste à vérifier si la dispersion évaluée est supérieure ou égale au seuil de dispersion diminué d’un seuil d’hystérésis. Si oui, le calculateur 22 garde le circuit d’équilibrage dans l’état actif du circuit d’équilibrage 15. Dans le cas contraire, le calculateur 22 met le circuit d’équilibrage dans l’état inactif, comme l’illustre schématiquement le rectangle où il est inscrit ABF = 0. Un tel test complémentaire permet d’éviter le blocage du circuit d’équilibrage 15 en mode actif. Le procédé de contrôle de l’équilibrage décrit précédemment permet une gestion efficace du circuit d’équilibrage 15 pour qu’il assure un bon équilibrage de l’état de charge des éléments électrochimiques 12 au sein de la pluralité. Selon un deuxième exemple correspondant à la figure 7, le calculateur 22 met en œuvre un procédé de contrôle de l’équilibrage comportant une étape de mise en œuvre, une étape de comparaison et une étape de contrôle. Les étapes de mise en œuvre et de comparaison sont similaires aux cas précédents. Les mêmes remarques s’appliquent donc ici et ne sont pas répétées. Lors de l’étape de contrôle, le calculateur 22 contrôle l’intervalle de temps entre deux deuxièmes instants consécutifs à utiliser pour les mesures ultérieures en fonction du résultat de la comparaison, c’est-à-dire l’intervalle de temps entre deux prises de photo. Un tel intervalle de temps sera donc appelé dans la suite intervalle de mesure pour clarifier le reste de la description. Idéalement, cet intervalle de temps doit être le plus long possible pour interrompre le moins souvent possible l’utilisation de la batterie 10. Le contrôle réalisé par le calculateur 22 peut consister à mettre en œuvre une ou plusieurs des opérations exposées dans ce qui suit. Par exemple, selon une première opération, l’intervalle de mesure est incrémenté d’un premier incrément de temps lorsque la dispersion évaluée est inférieure ou égale à un seuil. Selon une deuxième opération, l’intervalle de mesure est diminué d’un deuxième incrément de temps lorsque la dispersion évaluée est inférieure ou égale au seuil Selon une troisième opération, l’intervalle de mesure est fixé à une valeur prédéfinie si la diminution du deuxième incrément conduit à une valeur inférieure à la valeur prédéfinie. Dans les trois opérations précédentes, le premier incrément de temps et le deuxième incrément de temps peuvent avantageusement être égaux. Selon des opérations plus complexes, le premier incrément de temps et le deuxième incrément de temps dépendent d’autres paramètres, par exemple du nombre d’itérations déjà effectuées dans la mise en œuvre du procédé ou de l’écart de la dispersion évaluée au seuil. Plus la dispersion est faible par rapport au seuil et plus le premier incrément de temps peut être grand. Pour l’exemple spécifique de la figure 7, il est maintenant décrit un exemple de successions d’actions. Lors d’une action d’initialisation, l’intervalle de mesure BP est initialisé à une valeur initiale T0. Cette action est représentée sur la figure 7 par un rectangle dans lequel il est indiqué BP=T0. Tant que le temps écoulé depuis la dernière prise de photo est inférieur à l’intervalle de mesure BP, le calculateur 22 maintient la variable PR à une première valeur indiquant qu’une décharge n’est pas nécessaire. Lorsque le temps écoulé devient supérieur ou égal, la valeur de la variable PR est modifiée à une deuxième valeur. Cette deuxième valeur correspond au fait qu’il convient d’effectuer une décharge. Par exemple, la première valeur est 0 et la deuxième valeur est 1, de sorte que la première valeur correspond à VRAI tandis que la deuxième valeur correspond à FAUX. Cette action est représentée schématiquement par un losange dans lequel il est indiqué Δ ^^ ≥ ^^ ^^ et des rectangles indiquant PR = 0 ou PR = 1 selon le cas de figure. Selon un mode de réalisation plus élaboré, cette action peut comporter des critères complémentaires, par exemple, si la dispersion de l’état de charge dépasse un seuil, il peut également être imposé le passage à 1 de la variable PR. Cette information sur la dispersion de l’état de charge provient ici du procédé d’évaluation décrit précédemment. Le calculateur 22 met ensuite une action de test pour tester si l’élément électrochimique 12 est dans la zone de mesure, c’est-à-dire une zone adaptée de la caractéristique SOC/OCV de la figure 2. Une telle action de test correspond ainsi à une étape de test de la validité de la mesure. Cette action est représentée schématiquement par un losange dans lequel il est indiqué « Z1/Z4 ? ». Lorsque l’élément électrochimique 12 est effectivement dans la zone de mesure, il est alors testé si la différence en état de charge avec équilibrage est inférieure ou égale à la valeur MOWS déjà explicitée précédemment. Dans la figure 7, c’est un losange avec l’indication SS ≤ ^^ ^^ ^^ ^^ qui correspond à cette action. Si non, l’intervalle de mesure BP est remis à la valeur initiale T0 comme indiqué sur le rectangle correspondant de la figure 7. Dans l’autre cas, le calculateur 22 met en œuvre un deuxième test. Ce test détermine si la différence en état de charge avec équilibrage est inférieure ou égale à la valeur MUL. La valeur MUL correspond à la tolérance maximale autorisée pour la dispersion au moment de la mesure. La valeur MUL est inférieure ou égale à la valeur MOWS. La valeur MUL peut notamment être fixée à la valeur du seuil de dispersion SST. Comme précédemment, l’action correspondant au deuxième test est représentée par un losange avec l’indication SS < ^^ ^^ ^^. Si la condition est remplie, l’intervalle de mesure BP est incrémenté d’un intervalle de temps prédéfini TS par rapport à la valeur actuelle de d’intervalle de mesure notée BPn dans le rectangle correspondant. Le temps prédéfini TS pourra être fixé à la valeur souhaitée selon la précision souhaitée sur l’obtention de l’intervalle de mesure BP. A titre d’exemple non limitatif, on pourra choisir une valeur égale à 1 jour. Si non, la valeur actuelle de l’intervalle de mesure BPn est comparée à l’intervalle de temps prédéfini TS. Si résultat de la différence est positif (BPn > TS), l’intervalle de temps prédéfini TS est retiré la valeur actuelle de l’intervalle de mesure BPn pour obtenir une nouvelle valeur pour l’intervalle de mesure BP et sinon, la valeur actuelle de l’intervalle de mesure BPn est conservée. Un tel procédé est mis en œuvre itérativement jusqu’à obtenir une valeur pour l’intervalle de mesure BP qui soit satisfaisante. Un tel procédé de contrôle permet donc de régler de manière dynamique l’intervalle de mesure BP. Il en résulte une disponibilité augmentée de la batterie 10. En référence à la figure 8 qui est une vue par blocs des procédés qui viennent d’être décrits, le procédé comporte quatre blocs : un premier bloc B1 fournissant une valeur d’autodécharge pour chaque élément électrochimique 12, un deuxième bloc B2 donnant la valeur de la dispersion au sein de la pluralité d’éléments électrochimiques 12, un troisième bloc B3 contrôlant l’intervalle de mesure et un quatrième bloc B4 contrôlant l’activation du circuit d’équilibrage 15. Ces différents blocs sont indépendants au sens où ils ont uniquement besoin de la sortie du bloc précédent pour être mis en œuvre. Cela signifie que tout autre manière de fournir la même valeur peut être envisagée. Ainsi, à titre d’exemple, les actions du troisième bloc B3 peuvent être mise en œuvre avec n’importe quel procédé permettent d’obtenir la valeur de la dispersion au sein de la pluralité d’éléments électrochimiques 12, par exemple, une combinaison des blocs B1 et B2 correspondant au procédé décrit, mais aussi une combinaison de B2 avec un autre bloc que le bloc B1 ou une combinaison de blocs totalement différentes. Des remarques similaires sont valables pour le deuxième bloc B2 et le quatrième bloc B4. Dans chacun des cas, les blocs B1 à B4 sont avantageusement utilisés pour permettre d’assurer un meilleur équilibrage en courant des éléments électrochimiques 12. Cela a été montré dans le cadre d’expériences réalisées par la Demanderesse et dont les résultats sont visibles sur les figures 9 à 12. Dans ces expériences, la batterie comporte 5 éléments électrochimiques 12 en série. Le temps final considéré est de 180 jours. Les capacités et autodécharge de chaque élément électrochimique 12 sont données dans le tableau suivant : [Table 1] Elément E1 E2 E3 E4 E5 Capacité (A.h) 199,64 199,5 199,09 194,95 196,33 Autodécharge (mA) 2,5 1 2 6,5 5,5 Les courbes correspondantes d’autodécharge pour chacun des éléments électrochimiques 12 sont représentées sur la figure 9 qui montre l’évolution du courant avec le temps. Ces informations permettent par mise en œuvre du procédé d’évaluation d’obtenir la dispersion d’autodécharge. La tolérance pour la dispersion maximale d’état de charge au sein de la batterie 10 est paramétrée à 1%. Avec la mise en œuvre du procédé, il est obtenu les résultats des figures 10 et 11 à comparer au résultat de la figure 12 correspondant à un équilibrage en courant sans mise en œuvre du procédé. Les figures 10 et 12 représentent l’évolution de la dispersion d’état de charge avec le temps et en traits pointillés les temps auxquelles une photo est prise. La figure 11 montre comment l’intervalle de mesure BP augmente avec le temps. Il ressort de cette comparaison que le procédé permet d’obtenir une réduction d’un facteur 4 de la dispersion de l’état de charge ainsi qu’un gain d’un facteur 3 sur l’intervalle de mesure BP. Les procédés décrits permettent donc d’obtenir un meilleur équilibrage avec des prises de photos espacées.

Claims

REVENDICATIONS 1. Procédé d’estimation de l’autodécharge d’au moins un élément électrochimique (12) d’une batterie (10) par rapport à une valeur de référence, un courant d’équilibrage propre à l’élément électrochimique (12) étant appliqué sur chaque élément électrochimique (12), le procédé étant mis en œuvre par un calculateur (22), le procédé comprenant, pour au moins un élément électrochimique (12), les étapes de : - obtention de : - la capacité de l’élément électrochimique (12), - premières valeurs de mesure, les premières valeurs comprenant des mesures ou des estimations du courant de l’élément électrochimique (12) et du courant d’équilibrage appliqué sur l’élément électrochimique (12) à des premiers instants, et - deuxièmes valeurs de mesure, les deuxièmes valeurs comprenant des mesures ou des estimations de l’état de charge de l’élément électrochimique (12) à des deuxièmes instants, - estimation de la valeur de l’autodécharge de l’élément électrochimique (12) à un deuxième instant, dit deuxième instant d’estimation, par application d’une fonction d’estimation sur la capacité, des premières valeurs de mesure et des deuxièmes valeurs de mesure, la fonction d’estimation calculant deux contributions à l’autodécharge, une première contribution correspondant à la variation de l’état de charge de l’élément électrochimique (12) entre le deuxième instant d’estimation et un deuxième instant antérieur et une deuxième contribution correspondant à l’accumulation de charge dans l’élément électrochimique (12) liée aux premières valeurs de mesure dans l’intervalle de temps entre le deuxième instant antérieur et le deuxième instant d’estimation. 2. Procédé d’estimation de l’autodécharge selon la revendication 1, dans lequel la valeur de référence est la valeur d’autodécharge d’un autre élément électrochimique (12), l’autre élément électrochimique (12) étant, de préférence, l’élément électrochimique (12) pour lequel la valeur d’autodécharge au deuxième instant antérieur est la plus élevée, la fonction d’estimation prenant également en compte une troisième contribution correspondant à la variation de l’état de charge de l’autre élément électrochimique (12) entre le deuxième instant d’estimation et le deuxième instant antérieur et une quatrième contribution correspondant à l’accumulation de charge dans l’autre élément électrochimique (12) liée aux premières valeurs de mesure dans l’intervalle de temps entre le deuxième instant antérieur et le deuxième instant d’estimation. 3. Procédé d’estimation de l’autodécharge selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la fonction d’estimation est une somme pondérée des contributions et de la valeur de l’autodécharge par rapport à la valeur de référence au deuxième instant antérieur. 4. Procédé d’estimation de l’autodécharge selon la revendication 3, dans lequel les contributions sont pondérées par un même coefficient de gain, le coefficient de gain dépendant : - d’un premier paramètre, le premier paramètre étant le produit de la capacité de l’élément électrochimique (12) avec l’intervalle de temps entre le deuxième instant antérieur et le deuxième instant d’estimation, - d’un deuxième paramètre, le deuxième paramètre étant une valeur réglable, et éventuellement - d’un troisième paramètre prenant en compte l’incertitude des deuxièmes mesures, le troisième paramètre dépend, de préférence, du rapport entre l’incertitude des deuxièmes mesures et la valeur des contributions, le coefficient de gain étant de préférence une fonction hyperbolique pouvant s’écrire sous la forme : ^^3 ^^1 ^^12 + ^^22 avec P1 le premier paramètre, P2 le deuxième paramètre et P3 le troisième paramètre. 5. Procédé d’évaluation de la dispersion de l’état de charge d’une pluralité d’éléments électrochimiques (12) d’une batterie (10), la pluralité comportant, de préférence, l’ensemble des éléments électrochimiques (12) de la batterie (10), le procédé d’évaluation de la dispersion de l’état de charge étant mis en œuvre par un calculateur (22) et comprenant les étapes de : - mise en œuvre, pour la pluralité d’éléments électrochimiques (12) de la batterie (10), des étapes d’un procédé d’estimation de l’autodécharge d’un élément électrochimique (12) d’une batterie (10) par rapport à une valeur de référence selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, pour obtenir une valeur d’autodécharge par rapport à la valeur de référence pour chaque élément électrochimique de la pluralité d’éléments électrochimiques (12), et - détermination de la dispersion de l’état de charge au sein de la pluralité à un instant d’évaluation comme la différence entre l’état de charge de l’élément électrochimique (12) de la pluralité qui est le plus élevé et l’état de charge de l’élément électrochimique (12) de la pluralité qui est le moins élevé, l’étape de détermination comprenant l’application d’une fonction d’évaluation sur des valeurs utilisées ou obtenues lors de l’étape de mise en œuvre. 6. Procédé d’évaluation de la dispersion de l’état de charge selon la revendication 5, dans lequel : la batterie (10) est pourvue d’un circuit d’équilibrage (15) permettant d’appliquer un courant d’équilibrage respectif dans chaque élément électrochimique (12) de la pluralité d’éléments électrochimiques (12), le circuit d’équilibrage (15) présentant deux états, un état actif et un état inactif, la fonction d’évaluation appliquée étant choisie entre plusieurs sous-fonctions selon au moins un critère prédéfini, l’au moins un critère prédéfini étant de préférence que l’instant d’évaluation corresponde au deuxième instant d’estimation et l’état du circuit d’équilibrage (15) à l’instant d’évaluation. 7. Procédé d’évaluation de la dispersion de l’état de charge selon la revendication 6, dans lequel les sous-fonctions sont choisies parmi : - une sous-fonction de calcul calculant le maximum de la différence des états de charge à l’instant d’évaluation. - une fonction d’estimation appliquée aux valeurs obtenues à l’issue de l’étape de mise en œuvre, la fonction d’estimation calculant deux contributions à la dispersion, une première contribution liée à l’autodécharge propre à chaque élément électrochimique (12) et une deuxième contribution liée à l’autodécharge maximale de l’ensemble des éléments électrochimiques (12) de la pluralité, et - une sous-fonction est une fonction d’estimation appliquée aux valeurs obtenues à l’issue de l’étape de mise en œuvre, la fonction d’estimation calculant trois contributions à la dispersion, une première contribution liée à l’autodécharge propre à chaque élément électrochimique (12), une deuxième contribution liée à l’autodécharge maximale de l’ensemble des éléments électrochimiques (12) de la pluralité et une troisième contribution liée aux courants d’équilibrage appliqués sur les éléments électrochimiques (12) de la pluralité d’éléments électrochimiques. 8. Procédé d’évaluation de la dispersion de l’état de charge selon l’une quelconque les revendications 6 et 7, dans lequel : - lorsqu’un critère selon lequel l’instant d’évaluation correspond au deuxième instant d’estimation est vérifié, la fonction d’évaluation choisie est la sous-fonction de calcul, et - lorsque le circuit d’équilibrage (15) est dans l’état actif, la fonction d’évaluation choisie étant la sous-fonction d’estimation calculant trois contributions, la fonction d’évaluation choisie est la sous-fonction d’estimation calculant deux contributions sinon. 9. Procédé de contrôle de l’équilibrage en courant des éléments électrochimiques (12) d’une batterie (10), la batterie (10) étant pourvue d’un circuit d’équilibrage (15) permettant d’appliquer un courant d’équilibrage respectif dans chaque élément électrochimique (12) de la pluralité d’éléments électrochimiques (12), le circuit d’équilibrage (15) présentant deux états, un état actif et un état inactif, le procédé de contrôle étant mis en œuvre par un calculateur (22), le procédé de contrôle comportant les étapes de : - mise en œuvre des étapes du procédé d’évaluation de la dispersion de l’état de charge d’une pluralité d’éléments électrochimiques (12) d’une batterie (10) selon l’une quelconque des revendications 5 à 8, pour obtenir une dispersion évaluée, - comparaison de la dispersion évaluée avec un seuil de dispersion, et - contrôle de l’état du circuit d’équilibrage (15) en fonction du résultat de la comparaison par mise dans l’état actif du circuit d’équilibrage (15) si la dispersion évaluée est supérieure ou égale au seuil de dispersion éventuellement diminué d’un seuil d’hystérésis et la mise dans l’état inactif du circuit d’équilibrage (15) sinon. 10. Procédé de contrôle de l’équilibrage en courant des éléments électrochimiques (12) d’une batterie (10), le procédé de contrôle étant mis en œuvre par un calculateur (22), le procédé de contrôle comportant les étapes de : - mise en œuvre des étapes du procédé d’évaluation de la dispersion de l’état de charge d’une pluralité d’éléments électrochimiques (12) d’une batterie (10) selon l’une quelconque des revendications 5 à 8, pour obtenir une dispersion évaluée, - comparaison de la dispersion évaluée avec un seuil de dispersion, et - contrôle de l’intervalle de temps entre deux deuxièmes instants consécutifs à utiliser pour les mesures ultérieures en fonction du résultat de la comparaison. 11. Procédé de contrôle de l’équilibrage selon la revendication 10, dans lequel l’étape de contrôle comporte une incrémentation de l’intervalle de temps d’un premier incrément de temps lorsque la dispersion évaluée est inférieure ou égale au seuil et une diminution de l’intervalle de temps d’un deuxième incrément de temps lorsque la dispersion évaluée est inférieure ou égale au seuil, l’intervalle de temps étant fixé à une valeur prédéfinie si la diminution du deuxième incrément conduit à une valeur inférieure à la valeur prédéfinie, le premier incrément de temps et le deuxième incrément de temps étant de préférence égaux. 12. Procédé de contrôle de l’équilibrage selon la revendication 10 ou 11, dans lequel le procédé comporte, en outre, une étape de test de la validité de la mesure, l’étape de test comportant un test de l’amplitude de variation de la dispersion par rapport à une valeur maximale de variation possible. 13. Calculateur (22) propre à mettre en œuvre un procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 12. 14. Système de gestion (14) d’une pluralité d’éléments électrochimiques (12) d’une batterie (10), les éléments électrochimiques (12) présentant des bornes, le système de gestion (14) comprenant : - un circuit d’équilibrage (15) propre à appliquer un courant d’équilibrage respectif sur chacun des éléments électrochimiques (12) de la pluralité d’éléments électrochimiques (12), - pour chaque élément électrochimique (12) de la pluralité d’éléments électrochimiques (12) : - un capteur du courant (18) délivré par l’élément électrochimique (12), - un capteur du courant (20) d’équilibrage appliqué, et - un capteur de tension (16) propre à mesurer la tension aux bornes de l’élément électrochimique (12), et - un calculateur (22) selon la revendication 13. 15. Batterie (10) comprenant : - des éléments électrochimiques (12), et - un système de gestion (14) selon la revendication 14.
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