FR2857516A1

FR2857516A1 - Appareil de surveillance de l'etat d'une batterie d'automobile

Info

Publication number: FR2857516A1
Application number: FR0406796A
Authority: FR
Inventors: Takeshi Sada; Makoto Taniguchi; Atsushi Ichikawa
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2003-06-23
Filing date: 2004-06-22
Publication date: 2005-01-14
Anticipated expiration: 2024-06-22
Also published as: FR2860301B1; FR2857516B1; US7554297B2; FR2860301A1; US20040257045A1; DE102004029437A1; DE102004029437B4; US7317300B2; US20070257641A1

Abstract

Un dispositif de commande de tension (8) contrôle une tension de batterie lorsqu'un générateur d'automobile (7) augmente progressivement sa puissance pour qu'elle se trouve à l'intérieur d'une plage prédéterminée après l'arrêt temporaire du générateur (7). Ensuite, la tension de batterie est prélevée pour calculer le taux de charge. Ensuite, un premier taux de charge SOC1 et une première capacité résiduelle SOH1 de la batterie (5) sont mémorisés lorsque le moteur est arrêté. Périodiquement, une pseudo tension en circuit ouvert (pseudo tension OCV) est contrôlée lorsqu'un courant de charge/décharge s'adapte à l'intérieur d'une petite plage prédéterminée tandis que la moteur ne fonctionne pas, et un second taux de charge SOC2 est calculé sur la base de la pseudo tension OCV contrôlée. Une seconde capacité résiduelle (SOH2) est calculée en utilisant le premier taux de charge (SOC1), la première capacité résiduelle (SOH1) et le second taux de charge (SOC2).

Description

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APPAREIL DE SURVEILLANCE DE L'ETAT D'UNE BATTERIE D'AUTOMOBILE

Description

La présente invention se rapporte à un appareil de 5 surveillance de l'état d'une batterie d'automobile et à un procédé pour l'appareil.

En général, on s'est rendu compte qu'il existait une forte corrélation entre l'état de charge (SOC) [%] d'une batterie d'accumulateurs au plomb qui présente un index d'électricité chargée dans une batterie et une tension en circuit ouvert (OCV) qui est mesurée en supposant que les bornes de la batterie sont séparées d'un circuit. De ce fait, il est plus commode de contrôler la tension OCV de manière à réaliser une mesure de l'état de charge SOC, comme proposé dans le document US 6 531 874 (JP-A2002-22 268) et le document JP-A-2002-250 757.

Cependant, une batterie d'accumulateurs au plomb montée sur un véhicule (batterie d'automobile) est toujours reliée à un dispositif électrique indépendamment de l'état du véhicule (soit roulant, soit en stationnement) . Il est de ce fait difficile de séparer les bornes de la batterie du circuit de connexion. C'est-à-dire que le fait de prendre une mesure de la tension OCV d'une batterie d'automobile dans le but de calculer l'état de charge SOC n'est pas réaliste.

De même, comme indiqué dans le document JP 2 910 184, il est proposé qu'une capacité résiduelle initiale soit obtenue à partir des caractéristiques tension-courant en fonction d'une décharge capacitive importante (décharge en salves) au démarrage, tandis que des mesures en fonctionnement de la valeur de capacité résiduelle sont obtenues ensuite à partir de la valeur d'intégration du courant de charge/décharge de la batterie, tandis qu'un moteur est en fonctionnement ou en d'autre termes qu'un générateur de courant alternatif génère de l'électricité.

Cependant, si ce type de méthode d'intégration de courant est employé, il est nécessaire de placer un capteur de courant et un dispositif de surveillance en fonctionnement. Par conséquent, lorsque le moteur n'est pas en fonctionnement ou que le générateur ne génère pas d'électricité, un courant d'obscurité consommé par le capteur de courant et le dispositif 2 2857516 de surveillance résulte en une capacité de la batterie diminuée et ceci rend pratiquement impossible de surveiller l'état de la batterie lorsque le moteur ne fonctionne pas.

Le premier but de cette invention consiste à obtenir un état de charge SOC sur la base d'un état de tension OCV virtuellement produit (pseudo tension OCV) et une corrélation pseudo tension OCV - état de charge SOC sans séparer les bornes de la batterie d'automobile du circuit de connexion.

En outre, le second but de cette invention consiste à permettre la surveillance de l'état de la batterie durant une période de blocage du moteur tout en minimisant le courant d'obscurité.

De manière à atteindre le premier but de l'invention, la sortie d'un générateur d'automobile est placée dans une augmentation stable commandée après un arrêt temporaire du générateur tandis qu'un moteur est en fonctionnement. Dans cet état, une valeur de tension de batterie est prélevée lorsqu'un courant de charge/décharge s'adapte à l'intérieur d'une plage prédéterminée. De préférence, la limite de la plage de valeur de courant électrique est égale à ou se situe entre plus un ampère et moins un ampère.

Le fonctionnement commandé du générateur d'automobile pour limiter le courant de charge/décharge à l'intérieur d'une petite plage prédéterminée crée virtuellement un état simulé des bornes de la batterie physiquement séparées comme révélé dans une expérimentation. C'est-à-dire qu'un état présumé de la batterie, dont les bornes sont séparées d'une charge électrique, peut être créé. Conformément à ce procédé, un état de charge SOC d'une batterie d'automobile peut être calculé sur la base de la pseudo tension OCV prélevée et de sa corrélation à un état de charge SOC réel.

De préférence, la sortie commandée du générateur conduit à un état de polarisation dans la batterie devant se situer à l'intérieur d'une plage prédéterminée. En commençant à partir de l'état décrit ci-dessus, la valeur de tension de batterie est prélevée lorsque le courant de charge/décharge, au cours d'une augmentation progressive de la sortie du générateur, s'adapte à l'intérieur d'une plage prédéterminée.

Comme un état de charge SOC réel varie largement en fonction 40 de la polarisation de la batterie, il est largement connu qu'une commande stricte concernant la polarisation est nécessaire de manière à obtenir une mesure de l'état de charge SOC précise. Comme indiqué sur la figure 6, un état de charge SOC réel semble plus élevé en fonction d'une pseudo tension OCV comme décrit suivant une ligne en trait interrompu lorsque la batterie se trouve dans un état relativement chargé par comparaison à un état équilibré. Au contraire, l'état de charge SOC réel semble plus faible en fonction de la pseudo tension OCV comme décrit suivant une ligne à traits longs et courts alternés lorsque la batterie se trouve dans un état relativement déchargé par comparaison à l'état équilibré. En outre, les processus répétitifs de charge et de décharge sont décrits sous la forme de trajets de courbe d'hystérésis comme indiqué sur la figure 7.

Par conséquent, une commande stricte est requise de manière à estimer correctement la valeur d'état de charge SOC. Si la valeur de pseudo tension OCV est prélevée dans un état tel que la polarisation de la batterie d'automobile est maintenue dans un état prédéterminé, le coefficient de corrélation entre la pseudo tension OCV et l'état de charge SOC réel devient plus important et la précision d'estimation peut être remarquablement améliorée.

De même, la polarisation dans la batterie d'automobile doit être commandée à l'intérieur d'une plage prédéterminée après une durée prédéterminée de démarrage d'un moteur. L'utilisation d'un moteur électrique de démarreur pour démarrer un moteur nécessite un courant plus élevé c'est-à-dire que la batterie décharge un courant important. De ce fait, la polarisation dans la batterie est excessive juste après le démarrage d'un moteur. Cet état accélère une réaction électrochimique pour résoudre la polarisation excessive, ce qui résulte en un état interne très instable. Cet état est loin de l'état de séparation de borne idéal devant être mesuré. Par conséquent, l'opération de commande de polarisation est interdite durant l'intervalle de temps prédéterminé après le démarrage d'un moteur et l'opération est exécutée lorsque le cas de la polarisation est résolu après l'intervalle de temps prédéterminé.

De préférence, un indice de polarisation Pn, lorsque la valeur de courant de charge/décharge présente est prélevée, est représenté dans la formule qui suit, où Pn_1 représente un indice de polarisation du dernier échantillonnage, At représente un intervalle d'échantillonnage du courant de charge/décharge et ti représente une constante de diffusion d'électrolyte de la batterie.

pn = Pn-1 + I É At Pn-1 Ot/z Une définition quantitative dans la formule ci-dessus conduit à une commande précise de la polarisation.

De même, lorsqu'un courant de charge/décharge de la batterie s'adapte à l'intérieur d'une plage prédéterminée, une tension (de borne) de la batterie est prélevée et le taux de charge de la batterie est calculé sur la base de la tension et est considéré comme étant un taux de charge initial (SOC). En outre, le courant de charge/décharge de la batterie est échantillonné à l'intervalle de At. La valeur obtenue à partir du produit de la valeur de courant échantillonnée In et de l'intervalle d'échantillonnage At divisé par la capacité de la batterie est ajoutée à l'état de charge SOC initial, un à chaque échantillonnage, pour calculer un taux de charge de la batterie.

Conformément à ce procédé, sur la base d'un état de charge SOC calculé à partir d'une tension OCV échantillonnée, l'addition répétée de la valeur modifiée du courant de charge/décharge (courant de charge/décharge intégré) peut fournir un état de charge SOC réel de la batterie d'un véhicule qui roule, et il en résulte que l'on peut empêcher une dégradation de l'état de charge provoquée par une séparation fréquente des bornes de la batterie.

De préférence, l'appareil de surveillance de l'état d'une batterie exécute périodiquement une augmentation contrôlée de la sortie du générateur, à la suite d'un arrêt temporaire, pour que le courant de charge/décharge de la batterie s'adapte à l'intérieur d'une petite plage prédéterminée tandis que le moteur fonctionne. Conformément à ce procédé, une pseudo tension OCV peut être obtenue périodiquement, et donc l'intégration de la tolérance provenant du capteur de courant électrique, connue en tant que démérite du procédé d'intégration de courant de charge/décharge, peut également être périodiquement diminuée.

Pour atteindre le second but de cette invention, la tension aux bornes qui fournit un courant de charge/décharge adapté à l'intérieur de la petite plage prédéterminée, est définie comme pseudo tension en circuit ouvert (pseudo tension OCV). Des informations de corrélation qui font correspondre cette pseudo tension OCV à un taux de charge de la batterie (SOC: état de charge) sont mémorisées. Un premier taux de charge SOC1 de la batterie lorsque le moteur est arrêté et une première capacité résiduelle SOH1 sont également mémorisées. Une tension aux bornes c'est-àdire une pseudo tension à circuit ouvert est prélevée périodiquement à un certain intervalle lorsque le courant de charge/décharge de la batterie s'adapte à l'intérieur d'une petite plage prédéterminée tandis que le moteur ne fonctionne pas. Un second taux de charge SOC2 est calculé sur la base de la pseudo tension OCV prélevée, et la présente capacité résiduelle SOH1 est calculée sur la base du premier taux de charge SOC1, de la première capacité résiduelle SOH1 et du second taux de charge SOC2.

De préférence, si un certain intervalle est établi à plusieurs heures, le dispositif de surveillance d'état (appareil de surveillance de l'état de la batterie) et le capteur de courant électrique doivent fonctionner uniquement lorsque des données sont prélevées, et peuvent ensuite être désactivées pour empêcher un afflux de courant d'obscurité. Il en résulte que l'appareil de surveillance de l'état d'une batterie conforme à ce procédé peut surveiller l'état de la batterie périodiquement lorsque le moteur ne fonctionne pas et peut également reprendre la surveillance de l'état après une longue période d'arrêt pour obtenir l'état le plus récent, tout en réduisant la diminution de la capacité de la batterie provoquées par la décharge.

De préférence, la présente capacité résiduelle SOH2 est définie dans la formule qui suit.

SOH2 = (SOH1 / SOC1) SOC2 L'appareil de surveillance de l'état remplace le contenu du taux de charge SOC1 avec celui du taux de charge SOC2, et également le contenu de la capacité SOH1 avec celui de la capacité SOH2 lorsque la capacité SOH2 est calculée. Conformément à ce procédé, lorsque les données sont remplacées dans l'ordre, la capacité de mémoire du dispositif de surveillance d'état (appareil de surveillance de l'état de la batterie) n'a pas besoin d'être d'une taille importante, donc l'appareil de surveillance de l'état peut être peu coûteux.

En outre, l'appareil commence l'intégration d'un courant de décharge lorsqu'un dispositif électrique est mis en fonctionnement durant une période d'arrêt du moteur et calcule 6 2857516 la capacité résiduelle SOH2 présente en soustrayant la valeur d'intégration de la capacité SOH1 à chaque mise à jour. Le dispositif de surveillance d'état (appareil de surveillance de l'état de la batterie) et le capteur de courant électrique peuvent être employés pour calculer la capacité résiduelle réelle en intégrant le courant de décharge lorsqu'une consommation de courant substantielle a lieu.

Si un signal portant une charge, qui notifie le début d'un fonctionnement d'un dispositif électrique, est envoyé au dispositif de surveillance d'état en même temps, le dispositif de surveillance d'état (appareil de surveillance de l'état de la batterie) peut simultanément être placé en fonctionnement avec le dispositif électrique. L'arrêt du dispositif de surveillance d'état (appareil de surveillance de l'état de la batterie) peut également être commandé de la même façon, et donc la consommation de courant électrique par l'unité ECU peut être minimisée.

De préférence, le taux SOC2 peut être calculé sur la base du taux de charge SOC1, de la capacité SOH2 et de la capacité SOH1 20 en utilisant la formule qui suit.

SOC2 = (SOC1 / SOH1) É SOH2 De même, le contenu du taux de charge SOC1 est remplacé par celui du taux de charge SOC2, et le contenu de la capacité SOH1 est remplacée par la capacité SOH2 lorsque la capacité SOH2 est calculée. Le remplacement de données dans le dispositif de surveillance d'état (appareil de surveillance de l'état de la batterie), comme décrit ci-dessus, fait que le dispositif de surveillance d'état demande moins de mémoire.

De préférence, une capacité résiduelle initiale, après qu'un courant de décharge et une tension aux bornes de la batterie de l'automobile sont prélevés lorsque le moteur est démarré, est calculée sur la base de ces valeur de courant et valeur de tension, et la capacité résiduelle présente est ensuite calculée en ajoutant la valeur d'intégration du courant de charge/décharge à la capacité résiduelle initiale. Conformément à ce procédé, l'état de batterie le plus récent peut toujours être surveillé indépendamment de l'état du véhicule (qu'il roule ou qu'il soit en stationnement).

De même, le générateur d'automobile est arrêté 40 temporairement après un intervalle de temps prédéterminé à la suite du démarrage du moteur. La sortie du générateur est augmentée progressivement lorsque l'état de polarisation de la batterie atteint une plage prédéterminée, de manière à commander le courant de charge/décharge de la batterie pour qu'il soit adapté à l'intérieur d'une petite plage prédéterminée. Ensuite, la tension aux bornes de la batterie est prélevée lorsque le courant de charge/décharge se trouve à l'intérieur de la petite plage prédéterminée.

Une situation commandée où le courant de charge/décharge est presque égal à zéro sur la base d'un certain état de polarisation, crée virtuellement un état simulé (électrique) des bornes de la batterie qui sont physiquement séparées, conformément à une expérimentation. De ce fait, conformément à ce procédé, l'état de charge SOC au moment de la mesure de la pseudo tension OCV peut être calculé sur la base de la tension aux bornes (pseudo tension en circuit ouvert: pseudo tension OCV) prélevée dans la situation ci-dessus et en faisant référence aux informations de corrélation qui font correspondre une pseudo tension OCV à un état de charge SOC.

Les buts, caractéristiques et avantages ci-dessus de la présente invention ainsi que d'autres deviendront plus évidents d'après la description détaillée qui suit réalisée en faisant référence aux dessins. Dans les dessins La figure 1 représente un schéma synoptique d'un appareil de 25 surveillance de l'état d'une batterie d'automobile conforme à un premier mode de réalisation de la présente invention, La figure 2 représente un organigramme d'une procédure de prélèvement d'état de charge SOC d'une batterie d'automobile tandis qu'un moteur se trouve en fonctionnement dans le premier mode de réalisation, La figure 3 représente un schéma de fonctionnement qui décrit les caractéristiques d'un signal de démarreur, d'une tension de génération du générateur d'automobile, d'une tension de batterie, d'un courant de batterie et d'un indice de polarisation, en fonction du temps écoulé dans le premier mode de réalisation, La figure 4 représente un schéma de fonctionnement qui décrit les caractéristiques d'un signal de démarreur, d'une tension de génération du générateur d'automobile, d'une tension de batterie, d'un courant de batterie et d'un indice de polarisation, en fonction du temps écoulé lorsqu'une mesure d'état de charge SOC périodique est exécutée, La figure 5 représente la relation de l'état de charge SOC réel en fonction de la pseudo tension OCV, La figure 6 représente la relation de l'état de charge SOC réel en fonction de la pseudo tension OCV dans un état de polarisation, La figure 7 représente la relation de l'état de charge SOC réel en fonction de la pseudo tension OCV dans des processus de 10 charge et de décharge, La figure 8 représente la relation de l'état de charge SOC réel en fonction de la pseudo tension OCV, La figure 9 représente un schéma de fonctionnement d'une charge électrique, d'un état du dispositif de surveillance d'état de batterie, de l'état de charge associé, et de la capacité SOH durant une période d'arrêt du moteur dans un second mode de réalisation de la présente invention, et La figure 10 représente un schéma de fonctionnement d'une charge électrique, d'un état de dispositif de surveillance d'état de la batterie, de l'état de charge associé, et de la capacité SOH de la condition du véhicule dans le second mode de réalisation.

(Premier mode de réalisation) Tout d'abord, comme représenté sur la figure 1, l'appareil de surveillance de l'état d'une batterie est constitué d'un démarreur 1, d'un commutateur de démarrage 2, d'une charge électrique 3, d'un capteur de courant électrique 4, d'une batterie d'automobile 5, d'un dispositif de surveillance d'état de batterie d'automobile 6 comprenant une mémoire 6a, d'un générateur d'automobile 7, d'un contrôleur de tension 8, d'une unité ECU (contrôleur de moteur) 9 et d'un câble électrique 10. Le générateur d'automobile 7 est entraîné en rotation par un moteur (non représenté sur les figures) et génère de l'électricité pour charger la batterie d'automobile 5 et mettre en oeuvre la charge électrique 3.

Le contrôleur de tension 8 commande la conduction de courant d'excitation dans la bobine de champ installée dans le générateur d'automobile 7 de manière à régler une tension de sortie du générateur d'automobile 7 à une valeur prédéterminée.

Ce contrôleur de tension 8 est constitué d'un circuit d'alimentation qui fournit l'alimentation de fonctionnement du circuit attaché, de composants de commande d'alimentation tels qu'un transistor de puissance qui commande la conduction du courant d'excitation, d'un circuit logique qui commande la conduction et autre, tous étant incorporés dans un circuit intégré de type CMOS.

La charge électrique 3 est un dispositif électrique tel qu'un élément d'éclairage ou un dispositif de conditionnement d'air, ou bien dans les véhicules automobiles récents, un dispositif électrique très sophistiqué ayant des composants électriques de commande installés à l'intérieur.

La connexion entre le générateur d'automobile 7 et la batterie d'automobile 5 et également entre la batterie d'automobile 5 et la charge électrique 3 est établie par le câble électrique 10. Le contrôleur de tension 8 est incorporé dans le générateur d'automobile 7, le câblage électrique requis étant uniquement contenu dans le générateur d'automobile 7.

L'unité ECU 9 est un dispositif de commande externe qui commande l'état du moteur, la vitesse du véhicule, et également l'état de génération du générateur d'automobile 7, sur la base de la rotation du générateur 7 et autre. Par exemple, les informations d'état de génération du générateur d'automobile 7 sont envoyées du contrôleur de tension 8 à l'unité ECU 9, et les informations d'instruction de tension de génération qui règlent la sortie du générateur d'automobile 7 sont envoyées de l'unité ECU 9 au contrôleur de tension 8 dans le sens opposé. Ces informations d'instruction de génération peuvent également être utilisées en tant qu'informations de réduction de génération, et donc la sortie du générateur d'automobile 7 peut être réduite en envoyant des informations d'instruction de génération pour régler la tension de sortie du générateur d'automobile 7 pour qu'elle soit diminuée.

De même, le capteur de courant électrique 4 est installé de façon adjacente à une borne de la batterie d'automobile 5 (borne positive par exemple) en tant que dispositif de mesure de courant pour prélever le courant de charge/décharge de la batterie d'automobile 5. Le dispositif de surveillance de l'état d'une batterie d'automobile 6 reçoit un signal entrant prélevé par le capteur de courant 4 et reçoit également la tension aux bornes provenant de la batterie d'automobile 5. Les informations mappées (figure 5) qui effectuent une corrélation de la tension OCV avec l'état de charge SOC sur un état de polarisation prédéterminé sont mémorisées dans le dispositif de surveillance de l'état d'une batterie d'automobile 6.

Ensuite, le fonctionnement de l'appareil de surveillance de l'état d'une batterie d'automobile dans ce mode de réalisation est décrit.

La procédure de mesure d'état SOC pour la batterie d'automobile tandis que le moteur fonctionne est représentée sur la figure 2 sous la forme d'un organigramme. La figure 3 représente les caractéristiques de fonctionnement comprenant la tension de génération Va du générateur 7, la tension de batterie Vb, le courant de batterie Ib, l'indice de polarisation de batterie Pa, et le signal de démarreur ST.

Sur la figure 2, lorsqu'un commutateur de contact est évalué comme étant actif à l'étape 30, le signal de démarreur est contrôlé à l'étape 40 pour savoir s'il est commuté de Hi à Lo. Si la réponse est OUI, cela signifie qu'un courant élevé a été appliqué au moteur électrique de démarreur 1 pour démarrer le moteur. Ceci lance le fonctionnement du moteur, et de ce fait l'état interne de la batterie 5 n'est pas dans un état stable en raison de la décharge à courant élevé et d'un état fortement polarisé accompagnant la décharge. De ce fait, durant un certain intervalle de temps après le démarrage du moteur, la commande de polarisation est interdite de manière à adapter l'état de polarisation pour qu'il se trouve à l'intérieur d'une plage prédéterminée, c'est-à-dire que l'opération de commande de polarisation est différée d'un certain intervalle de temps T = T1. Un temporisateur pour mesurer l'écoulement du temps T est établi pour fonctionner aux étapes 50, 60 et 70. Par exemple, T1 est établi à 60 secondes à l'étape 50, et le temporisateur est réinitialisé à l'étape 60 pour lancer la mesure de cette période T1 à l'étape 70. A l'étape 80, le courant de charge/décharge I, de la batterie est échantillonné par le capteur de courant électrique 4. Ensuite, à l'étape 90, l'indice de polarisation P,, est calculé. L'indice de polarisation Pn, lorsque le présent courant de charge/décharge est prélevé, est représenté dans la formule qui suit, dans laquelle Pn_1 représente l'indice de polarisation du dernier échantillonnage, At représente l'intervalle d'échantillonnage du courant de charge/décharge et t représente la constante de diffusion d'électrolyte de la batterie.

Pn = Pn-1 + I É At - Pn- At/i A l'étape 100, lorsque le temps T atteint une certaine valeur T1, un signal d'arrêt de génération de puissance est envoyé depuis le dispositif de surveillance d'état de la batterie d'automobile 6 au contrôleur de tension 8 à l'étape 110 pour régler la tension Va du générateur d'automobile 7 à une certainé valeur (11,8 V, par exemple) (instant ta sur la figure 3). Par conséquent, la batterie 5 est placée dans l'état de décharge. A l'étape 120, l'indice de polarisation Pn est contrôlé pour savoir s'il s'adapte dans une plage prédéterminée (entre Po et P1 sur la figure 3). Lorsque l'indice de polarisation Pn s'adapte à l'intérieur de la plage prédéterminée, les informations mappées (figure 5) mémorisées dans le dispositif de surveillance d'état de batterie d'automobile 6 peuvent être applicables. Ensuite, de manière à calculer l'état de charge SOC, tout en maintenant l'état interne de la batterie 5 pour qu'il soit stable, la tension de sortie du générateur d'automobile 7 est commandée pour augmenter progressivement sa sortie à l'étape 130 depuis une certaine tension (11,8 V, par exemple) par le contrôleur de tension 8 (instant tb sur la figure 3).

Dans la procédure décrite ci-dessus, la sortie du générateur d'automobile 7 est progressivement augmentée de manière à ne pas modifier radicalement le courant de charge/décharge de la batterie In. A l'étape 140, la tension aux bornes de la batterie est contrôlée pour savoir si le courant de charge/décharge de batterie est adapté à l'intérieur de la petite plage prédéterminée ( 1 A, par exemple) (instant tc sur la figure 3). Le courant de charge/décharge commandé In adapté à l'intérieur de la petite plage prédéterminée est créé de manière à simuler étroitement (créer virtuellement) l'état où la borne de la batterie 5 est physiquement séparée.

Sur la base de cette condition (OUI à l'étape 140), la tension aux bornes de la batterie 5 est mesurée à l'étape 150 pour être considérée comme la tension OCV.

La figure 5 représente la relation des caractéristiques d'état de charge SOC de la batterie en fonction de la tension OCV. En utilisant cette relation, l'état de charge SOC de la batterie est calculé à partir de la tension OCV de la batterie à l'étape 160.

En utilisant le procédé décrit dans le premier mode de réalisation, sans séparer réellement la borne, une norme pour le calcul d'état de charge SOC au moment de la mesure de tension OCV est calculée. Ensuite, l'état de charge SOC réel d'un véhicule qui roule est calculé par addition itérative de la différence (valeur d'intégration) du courant de charge/décharge In.

Bien que dans le premier mode de réalisation un cas où l'intervalle de temps après le démarrage du moteur est T1 soit décrit, un cas similaire, où la sortie d'un générateur d'automobile est périodiquement commandée tandis que le moteur est en fonctionnement en répétant les étapes 60 à 170 en passant par l'étape 180 de manière à ce que le courant de charge/décharge de la batterie s'adapte à l'intérieur de la petite plage prédéterminée en augmentant progressivement la sortie du générateur à la suite d'un arrêt temporaire (en supposant que T2 vérifie T1 T2, ou soit de plusieurs heures, par exemple), est représenté sur la figure 4 (se reporter aux instants TA, TB et Tc). En calculant la pseudo tension OCV périodiquement, l'intégration de la tolérance provenant du capteur de courant électrique, connu en tant que démérite du procédé d'intégration de courant de charge/décharge, peut être périodiquement diminuée.

La figure 6 représente la relation entre la pseudo tension OCV et l'état de charge SOC réel dans trois états. Les états chargé, équilibré et déchargé indiquent respectivement que l'état du véhicule est soit l'état roulant, l'état de stationnement après l'état roulant, ou l'état d'arrêt pendant un long intervalle de temps.

Les trajets de courbe d'hystérésis de la figure 7 indiquent que la relation entre la pseudo tension OCV et l'état de charge SOC réel change de façon cyclique le long de ces courbes correspondant aux états du véhicule. C'est-à-dire que lorsque le véhicule roule, l'état de charge SOCréel augmente de façon prononcée en fonction de la pseudo tension OCV (trajet inférieur), et lorsque le véhicule est stationné, l'état de charge SOC réel diminue en fonction de la pseudo tension OCV en ajoutant progressivement son taux de décroissance (trajet supérieur). Les processus de charge et de décharge prennent ce type de trajets de courbe d'hystérésis en raison du retard de la polarisation dans la batterie.

(Second mode de réalisation) L'appareil de surveillance de l'état d'une batterie d'automobile présente une structure similaire à celle décrite dans le premier mode de réalisation. Cependant, le dispositif de surveillance d'état de batterie 6 fonctionne durant une période d'arrêt du moteur comme indiqué sur les figures 9 et 10.

La figure 9 représente les caractéristiques d'un état de charge électrique, d'un état de dispositif de surveillance d'état de batterie (appareil de surveillance de l'état d'une batterie), l'état de charge SOC et la capacité SOH durant une période d'arrêt du moteur.

Le dispositif de surveillance de batterie 6 mémorise l'état de charge SOC et la capacité SOH à l'instant (tl) d'arrêt du moteur sous la forme d'un taux de charge SOC1 et d'une capacité SOH1. Ensuite, après la mémorisation, le dispositif de surveillance d'état de batterie 6 entre dans un mode d'inactivité.

Ensuite, le dispositif de surveillance d'état de batterie 6 se réveille automatiquement et entre dans un mode de fonctionnement à l'instant (t2) après un intervalle de temps prédéterminé (3 heures par exemple) en utilisant son propre temporisateur. Dans ce cas, le courant de fonctionnement de temporisateur est nominal en fonction de la capacité de la batterie, ne provoque pas de diminution de la capacité. La valeur de tension aux bornes de la batterie est prélevée sous la forme d'une pseudo tension OCV (v2 sur la figure 8 similaire à la figure 5), et un taux de charge SOC2 est calculé en utilisant les caractéristiques de la figure 8. Cette condition simule étroitement un état où la batterie 5 est maintenue avec ses bornes physiquement séparées d'un circuit du fait que le courant d'obscurité entrant dans la batterie d'automobile 5 est nominal.

La capacité SOH présente est calculée en tant que capacité SOH2 sur la base du taux de charge SOC2 ci-dessus, et également sur la base du taux de charge SOC1 et de la capacité SOH1 tous les deux mémorisés dans le dispositif de surveillance d'état de batterie 6.

14 2857516 Dans ce cas, la capacité SOH2 est définie à partir du taux de charge SOC1, de la capacité SOH1 et du taux SOC2 en utilisant la formule qui suit.

SOH2 = (SOH1 / SOC1) É SOC2 (1) Après l'achèvement du calcul, les contenus du taux SOC1 et de la capacité SOH1 sont remplacés par les contenus du taux SOC2 et de la capacité SOH2 respectivement. C'est-à-dire que l'état de charge SOC et la capacité SOH sont mis à jour et mémorisés.

En outre, après un intervalle de temps prédéterminé, c'est-à-dire aux instants t3, t4, t5, le dispositif de surveillance d'état de batterie 6 se réveille de nouveau et prélève la tension aux bornes de batterie, et calcule ensuite le taux de charge SOC2 et la capacité SOH2 aux instants respectifs. Après le calcul le contenu de la mémoire 6a est mis à jour de la même façon.

L'opération de surveillance décrite ci-dessus est répétée de cette manière lorsqu'un véhicule est maintenu stationné et que, de ce fait, une charge électrique n'est rien d'autre qu'un courant d'obscurité nominal.

De ce fait, lorsque le moteur n'est pas en fonctionnement, l'état de charge SOC et la capacité SOH peuvent toujours être mesurés, et un état interne plus précis peut être compris. De même, le contenu de la mémoire 6a est périodiquement mis à jour lorsque l'état de charge SOC et la capacité SOH sont mémorisés, et la capacité de mémoire requise peut être minimisée.

Dans ce second mode de réalisation, le dispositif de surveillance d'état de charge 6 fonctionne en outre de la manière décrite ci-dessous lorsqu'une charge de stationnement est engagée tandis que le moteur ne fonctionne pas.

Lorsqu'une charge de stationnement (dispositif de surveillance d'état associé à la sécurité, par exemple) est engagé à l'instant t6 tandis que le moteur ne fonctionne pas, le dispositif de surveillance d'état de batterie 6 détecte la charge engagée et il se réveille automatiquement et lance une intégration du courant de décharge. Le dispositif de surveillance d'état de batterie 6 ajoute cette valeur d'intégration à la capacité SOH1 mémorisée pour mettre à jour l'état de surveillance.

Sur la base de cette capacité SOH2, et également sur la base 40 du taux de charge SOC1 et de la capacité SOH1 mémorisée dans le dispositif de surveillance d'état de batterie 6, la présente valeur d'état de charge SOC est calculée en tant que taux de charge SOC2. Dans ce cas, le taux de charge SOC2 est défini dans la formule qui suit, sur la base du taux de charge SOC1, de la capacité SOH1 et de la capacité SOH2.

SOC2 = (SOC1 / SOH1) SOH2 (2) L'opération de surveillance est poursuivie jusqu'à l'instant t7 tandis que la charge de stationnement est en fonctionnement.

De cette manière, lorsque la charge de stationnement est placée en fonctionnement tandis que le moteur ne fonctionne pas, l'état de charge SOC et la capacité SOH peuvent toujours être mesurés, et donc un état interne plus précis peut être compris. De même, le contenu de la mémoire 6a est périodiquement mis à jour lorsque l'état de charge SOC et la capacité SOH sont mesurés, et la capacité de mémoire requise peut être minimisée.

Une série d'états de fonctionnement d'un véhicule tels que le stationnement, le fonctionnement et ensuite le stationnement de nouveau sur la figure 10 est prise en tant qu'exemple pour décrire le fonctionnement du dispositif de surveillance d'état de batterie 6 dans diverses situations.

Tout d'abord, le courant de décharge de la batterie 5 et la tension aux bornes sont prélevés au démarrage du moteur (instant tl0). Ensuite, la résistance interne est calculée et la capacité résiduelle présente SOH [Ah] de la batterie 5 est déterminée en tant que valeur initiale. Ensuite, le courant de charge/décharge de batterie est intégré à chaque fois que cela est nécessaire, et la capacité résiduelle SOH est calculée en ajoutant successivement la valeur d'intégration à la valeur initiale en vue d'une surveillance tandis que le véhicule roule (jusqu'à l'instant t40).

Ensuite, lorsqu'un certain intervalle de temps après le démarrage du moteur (instant t20) s'est écoulé, la surveillance commandée est réalisée de manière à obtenir l'état de polarisation de la batterie 5 pour qu'il s'adapte dans la plage prédéterminée en arrêtant temporairement le générateur d'automobile 7. Après l'obtention de l'état de polarisation de la plage prédéterminée, la sortie du générateur 4 est augmentée progressivement pour voir si la valeur absolue du courant de charge/décharge de la batterie 5 est inférieur à la valeur prédéterminée. Lorsque le courant électrique s'adapte dans la plage prédéterminée ( 1 A, par exemple) comme indiqué sur les figures 3 et 4, la tension aux bornes de la batterie 5 est mesurée comme étant la pseudo tension OCV. Ensuite, le taux de charge SOC correspondant à la pseudo tension OCV est calculé en utilisant la relation de la figure 8, et la valeur d'état de charge SOC à cet instant est déterminée en tant qu'état de charge SOC initial (à l'instant t30). Ensuite, l'intégration du courant de charge/décharge est ensuite poursuivie tout en ajoutant successivement la valeur d'intégration à l'état de charge SOC initial jusqu'à l'instant t40, afin de surveiller l'état de charge SOC.

Ensuite, l'opération de surveillance lorsque le véhicule ne roule pas, est décrite.

A l'instant t40, une charge de stationnement (dispositif de surveillance d'état associé à la sécurité, par exemple) est en fonctionnement, le dispositif de surveillance d'état de batterie 6 est maintenu dans un état de fonctionnement pour surveiller l'état de charge SOC et la capacité SOH en acquérant successivement l'intégration du courant de charge/décharge.

Lorsque la charge de stationnement est désactivée, l'état de charge SOC et la capacité SOH à cet instant sont mémorisés en tant que taux SOC1 et capacité SOH1 (instant t50). Après leur mémorisation, le dispositif de surveillance d'état de batterie 6 arrête de fonctionner et entre dans le mode d'inactivité.

Ensuite, après cela le dispositif de surveillance d'état de batterie 6 (se réveille automatiquement et entre dans un mode de fonctionnement après un certain intervalle de temps en utilisant son propre temporisateur) prélève périodiquement la tension aux bornes de batterie en tant que pseudo tension OCV (V2 sur la figure 8) et le taux SOC2 est calculé en utilisant le présent état de charge SOC sur la base des caractéristiques de la figure 8. Sur la base du taux SOC2 et de la formule (1), la capacité SOH à présent est calculée en tant que taux de charge SOC2 (instant t60). Après l'achèvement de ce calcul, les contenus du taux SOC1 et de la capacité SOH1 sont remplacés par les contenus du taux SOC2 et de la capacité SOH2 respectivement, c'est-à-dire que le taux SOC1 et la capacité SOH1 sont mis à jour et mémorisés.

Ensuite, après l'écoulement du temps prédéterminé (instant 40 t70), le dispositif de surveillance d'état de batterie 6 se 17 2857516 réveille de nouveau et prélève la tension aux bornes de la batterie, et calcule ensuite le taux SOC2 et la capacité SOH2 à l'instant t70. Après le calcul, le contenu de la mémoire 6a est mis à jour de la même manière.

Une opération de surveillance décrite ci-dessus est répétée de cette manière lorsqu'un véhicule est stationné et de ce fait lorsqu'une charge électrique n'est rien d'autre qu'un courant d'obscurité nominal.

Lorsqu'une charge de stationnement est appliquée (instant t90), le dispositif de surveillance d'état de batterie 6 détecte la charge appliquée et se réveille automatiquement et commence l'intégration du courant de décharge. Le dispositif de surveillance ajoute cette valeur d'intégration à la capacité SOH1 pour mettre à jour la condition de surveillance. Ensuite, le taux SOC2 est calculé successivement en utilisant la formule (2). L'opération de surveillance est poursuivie tandis que la charge de stationnement se trouve en fonctionnement (jusqu'à l'instant t100).

Lorsque seul un courant d'obscurité circule de nouveau, le dispositif de surveillance d'état de batterie 6 entre dans le mode d'inactivité et surveille périodiquement une nouvelle charge entrante. Lorsque l'allumage est activé et qu'un moteur est démarré avant l'instant prédéterminé, le dispositif de surveillance d'état de batterie 6 calcule de nouveau la capacité SOH initiale (instant t110) en prélevant la valeur du courant de charge de démarrage d'un moteur et la tension aux bornes et en calculant la résistance interne, et répète ensuite l'opération de surveillance cidessus décrite en faisant référence au temps après t10.

La présente invention ne devra pas être limitée aux modes de réalisation décrits, mais peut être modifiée suivant de nombreuses façon sans s'écarter de l'esprit de l'invention.

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Claims

REVENDICATIONS

1. Appareil de surveillance de l'état d'une batterie d'automobile comprenant: un générateur d'automobile (7) entraîné par un moteur, un dispositif de commande (8) qui commande le générateur (7), et une batterie d'automobile (5) pour stocker l'électricité générée par le générateur (7), caractérisé par un moyen (110) destiné à arrêter le générateur d'automobile (7) temporairement après le démarrage du moteur par un démarreur (1), un moyen (130) destiné à augmenter une sortie du générateur (7) progressivement, et un moyen (150) destiné à prélever une valeur de tension de batterie lorsque le courant de charge/décharge de batterie se trouve à l'intérieur d'une petite plage prédéterminée pour calculer un taux de charge de la batterie (5).

2. Appareil de surveillance de l'état d'une batterie d'automobile selon la revendication 1, dans lequel le moyen d'arrêt (110) commande un état de polarisation de la batterie (5) pour rester à l'intérieur d'une plage prédéterminée en commandant la sortie du générateur (7).

3. Appareil de surveillance de l'état d'une batterie d'automobile selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la plage prédéterminée est une valeur du courant égale à ou se situant entre plus 1 ampère et moins un ampère.

4. Appareil de surveillance de l'état d'une batterie d'automobile selon la revendication 2 ou 3, dans lequel le moyen d'arrêt (110) arrête le générateur (7) pendant un intervalle de temps prédéterminé après le démarrage du moteur.

5. Appareil de surveillance de l'état d'une batterie d'automobile selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, dans lequel l'état de polarisation de la batterie (5) est défini par un indice de polarisation Pn défini dans la formule qui suit.

19 2857516 Pn = Pr -1 + I É At - Pn- . At / ti où Pn_1: indice de polarisation du dernier échantillonnage At: intervalle d'échantillonnage du courant de 5 charge/décharge ti: constante de diffusion d'électrolyte de la batterie I: valeur de courant électrique (ampère)

6. Appareil de surveillance de l'état d'une batterie d'automobile selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel le taux de charge (SOC) de la batterie (5), calculé en utilisant la tension prélevée lorsque le courant de charge/décharge de la batterie (5) s'adapte à l'intérieur de la plage prédéterminée, est considéré comme un taux de charge initial.

7. Appareil de surveillance de l'état d'une batterie d'automobile selon la revendication 6, dans lequel le taux de charge de batterie (SOC) est calculé successivement comme une somme d'additions répétées d'une valeur au taux de charge initial en obtenant la valeur ajoutée sous la forme du produit de la valeur de courant échantillonnée In et d'un intervalle d'échantillonnage At divisé par la capacité de batterie lorsque le courant de charge/décharge In est échantillonné à l'intervalle d'échantillonnage.

8. Appareil de surveillance de l'état d'une batterie d'automobile selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel le moyen d'augmentation de sortie (130) exécute périodiquement une augmentation commandée de la sortie du générateur (7) après un arrêt temporaire pour que le courant de charge/décharge de batterie s'adapte à l'intérieur de la plage prédéterminée tandis que le moteur tourne.

9. Appareil de surveillance de l'état d'une batterie d'automobile selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel le moyen d'augmentation de sortie (130) exécute en outre une augmentation périodiquement commandée de la puissance du générateur (7) après un arrêt temporaire, l'intervalle de temps après un premier arrêt étant différent des autres, pour 2 0 2857516 que le courant de charge/décharge de la batterie s'adapte à l'intérieur de la plage prédéterminée tandis que la moteur fonctionne.

10. Appareil de surveillance de l'état d'une batterie d'automobile selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, le moyen d'augmentation de sortie (130) exécute en outre une augmentation commandée périodiquement de la puissance du générateur (7) après un arrêt temporel, le taux d'augmentation étant commandé en conséquence sur la base de la relation de courbe d'hystérésis entre la tension aux bornes et l'état de charge SOC réel, pour que le courant de charge/décharge de batterie s'adapte à l'intérieur de la plage prédéterminée tandis que le moteur tourne.