FR2894728A1 - Dispositif et procede de gestion d'une batterie alimentant une machine electrique, comme un moteur de traction pour un vehicule - Google Patents

Dispositif et procede de gestion d'une batterie alimentant une machine electrique, comme un moteur de traction pour un vehicule Download PDF

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Xavier Claeys
William Pannequin
Gros Philippe Pognant
Richard Pothin
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Renault SAS
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Abstract

Une batterie électrique (10) est connectée à une machine électrique (76) réversible sous le contrôle d'un contrôleur de machine électrique (76) réversible. Le contrôleur reçoit une consigne de couple de la machine électrique (76) et produit un signal de commande du couple et/ou de régime de la machine électrique (76). Selon l'invention, le dispositif de gestion (74) comporte : un moyen de détection (74-1) des limitations de l'utilisation de la batterie nécessaires au bon fonctionnement et à la durée de vie de la batterie (10) lorsqu'elle est électriquement couplée à la machine électrique (76) ; un moyen (74-2) pour exprimer en termes de couple de commande les limitations détectées par ledit moyen de détection, et pour transmettre un signal de limitation en couple et/ou en régime audit contrôleur de machine électrique (76).

Description

"Dispositif et procédé de gestion d'une batterie alimentant une machine
électrique, comme un moteur de traction pour un véhicule" L'invention concerne un dispositif et un procédé de gestion d'une batterie qui alimente une machine électrique, comme un moteur d'entraînement pour un véhicule. Plus particulièrement, l'invention concerne un dispositif de protection d'une batterie haute tension de manière à la maintenir dans un état de charge compris dans un intervalle donné dans le cas d'un véhicule io hybride à quatre roues motrices ayant pour moyen de propulsion et/ou de traction du véhicule, une machine électrique. Les avantages des véhicules électriques sont connus et proviennent notamment du caractère silencieux et non polluant de leur moteur. La question de la recharge de leur batterie est is sensiblement améliorée par les véhicules hybrides qui permettent d'atteindre des niveaux d'autonomie et de performances peu réalisables dans le cas d'un véhicule purement électrique. Le problème technique à la base de l'invention a été identifié par le demandeur dans le cadre d'études sur de 20 nouveaux véhicules à quatre roues motrices hybrides, équipés d'une source de puissance mécanique indépendante sur chaque train. Le train avant du véhicule comprend un groupe motopropulseur classique avec un moteur à explosions et une boite de vitesses manuelle, robotisée ou automatique. Le train 25 arrière comprend une machine électrique capable de fournir un couple et une puissance à la roue par l'intermédiaire d'un différentiel. L'élément de stockage énergétique est une batterie qui permet de transmettre et de recevoir de l'énergie provenant de l'actionneur électrique arrière fonctionnant soit en moteur, soit 30 en générateur. Ainsi, la machine électrique est capable de fournir un couple et une puissance demandés aux roues d'un train donné. Le moteur thermique associé au moteur électrique permet soit d'apporter un complément de puissance pour des trajets sur route, soit de recharger la batterie à l'aide d'une génératrice de courant ou bien à l'aide de la machine électrique elle-même, si son fonctionnement est réversible. Cependant, des problèmes liés à la charge et à la décharge de la batterie persistent, par exemple lorsque que le véhicule doit monter une longue pente en mode de propulsion électrique. La demande d'énergie stockée dans la batterie augmente fortement et l'état de charge de la batterie diminue progressivement. La durée de vie de la batterie peut ainsi se io trouver fortement réduite. Pour certaines technologies de batteries, comme les batteries Lithium-ion, une demande de puissance trop importante provoque même la destruction de l'organe et engendre des risques pour la sécurité du véhicule. Pour cette raison, les constructeurs fixent des valeurs is limites minimale et maximale d'état de charge entre lesquelles la batterie peut fonctionner sans danger. En général, cet intervalle est compris entre 20% et 80% de la charge totale que la batterie peut accumuler. C'est pourquoi, dans un véhicule hybride, il doit exister 20 nécessairement une fonction de gestion de la batterie haute tension permettant de vérifier que la charge de la batterie se situe toujours dans cet intervalle de sécurité. Des solutions connues pour réaliser cette fonction de gestion sont décrites notamment dans les documents 25 EP-1.340.992 et US-6.133.707. Ces deux documents décrivent des techniques pour contrôler la charge ou la décharge d'une batterie du type décrit précédemment pour éviter la décharge complète de la batterie alimentant une machine électrique embarquée dans un véhicule hybride. 30 Cependant, ces deux techniques décrites dans l'état de la technique ne permettent de protéger la batterie prise en elle-même, c'est-à-dire, isolée du reste du véhicule dans lequel elle est installée. On n'évitera donc pas les risques de destruction de la batterie imposés par les autres fonctionnements des organes du véhicule. Dans le but de résoudre le problème posé par cet état de la technique, la présente invention propose un dispositif de gestion d'une batterie électrique connectée à une machine électrique réversible sous le contrôle d'un contrôleur de machine électrique réversible du genre recevant une consigne de couple de la machine électrique et produisant un signal de commande du couple et/ou de régime de la machine électrique. Le dispositif de io l'invention comporte : - un moyen de détection des limitations de l'utilisation de la batterie nécessaires au bon fonctionnement et à la durée de vie de la batterie lorsqu'elle est électriquement couplée à la machine électrique ; is - un moyen pour exprimer en termes de couple de commande les limitations détectées par ledit moyen de détection, sur la base du couplage de la batterie avec la machine électrique qui provoque la charge ou la décharge de la batterie et pour transmettre un signal de limitation en couple et/ou en régime 20 audit contrôleur de machine électrique. Selon d'autres caractéristiques de l'invention : - le dispositif de gestion de batterie électrique comporte des moyens pour calculer une puissance maximale en charge et une puissance minimale en décharge de la batterie à partir d'une 25 tension maximale et/ou minimale admissible pour une des cellules composant la batterie ; -le dispositif de gestion de batterie électrique comporte des moyens pour saturer la puissance brute admissible en charge et/ou la puissance brute admissible en décharge respectivement 30 en puissances électriques maximale et minimale en fonction de la température de fonctionnement de la batterie ainsi que son état de charge ; - le dispositif de gestion de batterie électrique comporte des moyens pour saturer le couple de commande de la machine électrique à partir des puissances obtenues ; - le dispositif de gestion de batterie électrique comporte des moyens pour saturer une valeur du couple de commande de la machine électrique par une valeur minimale et/ou une valeur maximale de manière à protéger en tension chacune des cellules composant la batterie. L'invention concerne aussi un procédé de protection d'une io batterie électrique connectée à une machine électrique réversible sous le contrôle d'un contrôleur de machine électrique réversible du genre recevant une consigne de couple de la machine électrique et produisant un signal de commande du couple et/ou de régime de la machine électrique qui comporte : is - une étape de limitation de l'utilisation de la batterie nécessaire au bon fonctionnement et à la durée de vie de la batterie lorsqu'elle est électriquement couplée à la machine électrique ; - une étape pour saturer le couple électrique par une 20 valeur maximale et/ou minimale de manière à maintenir l'état de charge de la batterie dans un intervalle donné. Le procédé de protection d'une batterie comporte au moins deux étapes dont une première étape qui consiste à calculer la puissance maximale de charge et une puissance minimale de 25 décharge, une deuxième qui consiste à limiter les puissances brutes admissibles en charge et en décharge en fonction de la température de la batterie et de son état de charge et une troisième étape qui consiste à calculer à partir de ces puissances obtenues, un couple électrique minimal et maximal, limitant le 30 régime de fonctionnement de la machine électrique. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue schématique d'une partie d'un véhicule hybride dans lequel est installé un dispositif de gestion s selon l'invention ; - la figure 2 est un schéma représentant un mode particulier de réalisation du système de gestion de la batterie ; - la figure 3 est un schémaûbloc d'une partie du système de la figure 2 ; et io - les figures 4a et 4b sont des schémaûblocs d'une autre partie du système de la figure 2. Le véhicule hybride, représenté dans un mode particulier de réalisation à la figure 1, comporte un moteur thermique 72, mécaniquement couplé aux roues motrices 78 du véhicule. Une is batterie 10 est elle-même connectée via une machine ou un moteur électrique 76 entraînant le train 78 du véhicule. La machine électrique 76 est commandée par un contrôleur 70 de machine électrique 76 qui reçoit une consigne de fonctionnement, Co, comme une consigne de couple et/ou une consigne de 20 régime. Le contrôleur 70 élabore, sur la base des consignes, une commande de couple et/ou de régime Ca qui est prise en compte par la machine électrique 76 connectée à la batterie 10. Le moteur thermique 72, luimême connecté à un contrôleur, distinct ou non du contrôleur 70, permet ainsi 25 d'entraîner le véhicule dans le cas où l'état de charge de la batterie 10 alimentant le moteur électrique 76 est faible, ou encore de recharger la batterie en faisant travailler la machine électrique 76 en mode génératrice ou une autre machine (non représentée) fonctionnant en génératrice. 30 La batterie 10 comporte une pluralité de cellules électriquement connectées de façon à produire ou recevoir l'énergie électrique sous des tensions et intensités prédéterminées. La tension et la résistance, ainsi que d'autres paramètres importants de chaque cellule sont calculés préalablement pour calculer les puissances de charge et de décharge. Le véhicule hybride comporte enfin un dispositif 74 de gestion de la batterie qui est d'une part connecté 80 à des capteurs (non représentés) de l'état de la batterie et d'autre part connecté 82 au contrôleur 70 de machine électrique 76. Selon l'invention, le dispositif de gestion 74 comporte : - un moyen de détection 74-1 des limitations de l'utilisation io 80 de la batterie 10 nécessaires au bon fonctionnement et à la durée de vie de la batterie 10 lorsqu'elle est électriquement couplée à la machine électrique 76 ; - un moyen 74-2 pour exprimer en termes de couple de commande les limitations détectées par ledit moyen de détection, is sur la base du couplage de la batterie avec la machine électrique qui provoque la charge ou la décharge de la batterie et pour transmettre 82 un signal de limitation en couple et/ou en régime audit contrôleur 70 de machine électrique 76. Dans un mode particulier de réalisation, le moyen de 20 détection 74-1 comporte des moyens pour tenir compte des limitations nécessaires au bon fonctionnement et à la durée de vie de la batterie 10. Parmi les moyens de limitation, on trouve dans le dispositif de l'invention 25 - un moyen de limitation en fonction de la puissance de charge/décharge acceptable par la batterie 10, - un moyen de limitation de la tension moyenne aux bornes d'au moins une cellule, - un moyen de limitation en fonction de la température 30 traduite en puissance de charge / décharge de la batterie 10, - un moyen de limitation en fonction de l'état de charge de la batterie 10.
Le moyen de détection 74-1 comporte enfin un moyen de limitation finale qui compile une limitation globale de l'utilisation de la batterie et issue de l'ensemble de ces limitations. Le moyen 74-2 pour exprimer en termes de couple de commande les limitations détectées par le moyen de détection 74-1 comporte essentiellement un moyen de traduction en limitation du couple de commande appliqué sur la machine électrique 76. Le moyen de traduction en limitation du couple de commande élabore un signal de commande 82 qui est transmis à io un organe convenable du contrôleur 70 de la machine électrique 76. Le moyen de traduction, compris dans le moyen 74-2 pour exprimer en terme de couple et/ou en régime, prend en compte le couplage de la batterie 10 avec la machine électrique 76 qui is provoque la charge ou la décharge de la batterie 10. Un tel couplage est exprimé dans un mode de réalisation par la prise en compte de paramètres de fonctionnement du véhicule, par_fonc, comme la vitesse du véhicule Vveh, de paramètres de construction, par_conf, de la machine électrique comme le rapport 20 de réduction du réducteur (R) équipant ladite machine électrique 76, et/ou de paramètres de fonctionnement de la machine électrique 76 comme son rendement global p. Le véhicule comporte un organe de fixation d'une consigne Co de couple et/ou de régime de la machine électrique 25 déterminée par le souhait de l'utilisateur et/ou par un calculateur de commande du véhicule. La consigne Co est transmise au contrôleur 70 qui permet d'élaborer une commande Ca de couple et/ou de régime de la machine électrique en fonction des informations délivrées par la ligne 82 de sortie du dispositif 74 de 30 gestion de batterie de l'invention. A cette fin, le contrôleur 70 comporte un moyen, non représenté et qui sera décrit plus loin, pour traduire la consigne Co de couple en une commande de couple en fonction de la limitation de couple disponible sur la ligne 82 et élaborée selon le procédé de l'invention. Dans un mode particulier de réalisation, la commande de couple Ca est saturée par les valeurs de couple maximal et/ou minimal calculées par le dispositif de gestion de batterie 74. La commande de couple Ca est alors appliquée à la machine électrique 76, ou plus exactement à son dispositif d'alimentation (en mode moteur) ou onduleur (en mode génératrice). Par cette saturation, on assure la solution du problème posé, à savoir la protection de la batterie et l'allongement de sa durée de vie. io A la figure 2, les éléments repris de la figure 1 portent les mêmes numéros de référence et ne sont pas plus décrits. Dans le procédé de l'invention mis en oeuvre dans le système de la figure 2, on distingue deux étapes de calcul pour lesquelles il est nécessaire de collecter des informations concernant l'état de la is batterie 10 et le couplage de la batterie avec la machine électrique. La première étape permet de collecter les informations caractéristiques de la batterie et d'en déduire les limitations d'utilisation nécessaires. Cette première étape, mise en oeuvre 20 dans le moyen 74-1, tel que représenté dans le mode de réalisation de la figure 2, comporte deux sous-étapes. Une première sous-étape, associée à des moyens 20 et 22 décrits plus loin, permet d'exécuter le calcul de la puissance maximale (respectivement minimale) associée à une limitation maximale (ou 25 minimale) de tension aux bornes d'une cellule de la batterie 10. Une seconde sous-étape, associée au moyen 24 qui sera décrit plus loin, permet d'exécuter le calcul de saturation de la puissance brute admissible en charge et en décharge en fonction de la température et de l'état de charge de la batterie 10. 30 Une seconde étape du procédé de l'invention permet d'exécuter le calcul de limitations de couple de commande de la machine électrique 76 issues de la puissance précédente, calculée à la deuxième étape et du couplage de la batterie à la machine électrique. La première étape de calcul, implémentée dans la première couche 20, 22 du système de la figure 2, requiert une collecte d'informations concernant les caractéristiques électriques de la batterie 10. Des mesures et des estimations de l'état de la batterie 10 sont disponibles : - la tension à vide moyenne aux bornes de chacune des cellules composant la batterie 10, CeIIFEM, mesurée à l'aide de io plusieurs capteurs de tension(non représentés) connectés aux bornes de chaque cellule ; - la résistance interne moyenne de chaque cellule, CeIIRES, calculée à partir de la tension mesurée aux bornes des cellules et de l'intensité de courant traversant la batterie 10 ; is - l'état de charge de la batterie, ou SOC, estimée à partir de la valeur minimale des tensions mesurées aux bornes des cellules ; - la tension aux bornes de la batterie, BatVOL, mesurée à l'aire d'un capteur de tension (non représenté) connecté aux 20 bornes de la batterie 10 ; - l'intensité du courant entrant ou sortant, BatCUR, qui est positif quand la batterie 10 se charge, par convention mesurée à l'aide de détecteur de courant. ; - la température de la batterie 10, BatTEMP, mesurée à 25 l'aide d'un capteur de température (non représenté) ; - les puissances brutes, PchLIM et PdisLIM, admissibles respectivement en décharge et en charge qui ne tiennent pas compte de la variation de tension aux bornes d'une cellule, de la température et de l'état de charge, qui sont généralement des 30 données propres à chaque batterie 10 ; - la puissance instantanée, Pbat, de charge/ décharge de la batterie 10 (selon le signe), qui est le produit de l'intensité du i0 courant traversant la batterie 10, BatCUR et de la tension à ses bornes, BatVOL. La puissance maximale de charge, P_max_ch, et la puissance minimale de décharge, P_min_dis acceptables par la batterie 10 s'expriment par le produit de la tension aux bornes de la batterie 10 et du courant la traversant. On calcule la tension en fonction de la force-électro-motrice de la batterie 10, BatFEM, et de chacune des cellules, CeIIFEM, constituant la batterie 10. Les puissances ainsi calculées assurent que la tension aux bornes io d'une cellule à tout moment n'excède pas la tension maximale admissible pour une cellule, en charge, et la tension minimale admissible pour une cellule, en décharge. La deuxième sous-étape de calcul concerne la limitation des puissances brutes admissibles en charge et en décharge de is la batterie 10. Ces puissances brutes, différentes des puissances calculées à la première sous-étape, ne tiennent pas compte de la tension aux bornes de chaque cellule, ni de l'état de charge de la batterie 10 et la température. Dans un mode de réalisation, le moyen 74-1, bloc 24, 20 comporte des mémoires de cartographies qui permettent de pondérer par des pourcentages les puissances brutes en fonction de la température et de l'état de charge de la batterie 10 à un instant donné et d'obtenir des coefficients de pondération des puissances en fonction de l'état de charge et de la température. 25 On compare ainsi les puissances maximales de recharge pondérées avec P_max_ch, la puissance dont la valeur étant la plus faible (en valeur absolue) est la puissance électrique maximale, Pmaxelec, transmise pour l'étape suivante. On compare de même les puissances minimales de décharge 30 pondérées avec P_min_dis, la puissance dont la valeur étant la plus grande (en valeur absolue) est la puissance électrique minimale, Pminelec, (de signe négatif), transmise pour l'étape suivante.
Il La seconde étape du procédé de l'invention consiste à relier les puissances minimale et maximale électriques, P max elec et P min elec, issues du calcul lors de la deuxième sous-étape, au couple de commande de la machine électrique 76 propulsant le train 78 du véhicule. L'architecture hybride considérée dans cette invention permet de relier simplement les puissances électriques, calculées lors de l'étape 2, au couple de la machine électrique 76. Ainsi, à partir des puissances maximale et minimale calculées lors des étapes précédentes, on calcule des io valeurs minimale et maximale de couple électrique limitant ainsi le régime de fonctionnement de la machine électrique 76. La description du bloc 20 de la figure 2 est exécutée à la figure 3 et s'appuiera désormais sur un exemple d'application du procédé de calcul expliqué précédemment. is A partir des informations (80, figure 2) concernant la batterie 10, le moyen de limitation 74-1 comporte un moyen pour déterminer les puissances limite en recharge et décharge, P min dis et P max ch. Pour cela, on décrit à la figure 3 seulement le bloc 20 20 (figure 2) concernant le calcul de la puissance maximale en recharge. Le moyen pour déterminer les puissances limite comporte un moyen 30 pour déterminer des paramètres parmi lesquels : - Il est produit par un opérateur de calcul 34 du moyen 25 pour déterminer les puissances limite et représente le courant de la batterie qui amènerait la tension d'une cellule à la valeur Max volt cell, qui est la tension maximale tolérable par une cellule en recharge (donnée par constructeur de la batterie) et l vaut : 30 h = (Max volt cell ùCellFEM) Ce1IRES - 12 est produit par un opérateur de calcul 36 du moyen pour déterminer les puissances limite et permet de retenir le plus petit des courants entre I, et une valeur prédéterminée Max current battery, qui est le courant maximum tolérable par la batterie 10 en recharge (valeur donnée par le constructeur de la batterie) autrement dit 12 vaut : 12 =Min(h,Max_current_battery) ; s - U1 est produit par un opérateur de calcul 38 du moyen pour déterminer les puissances limite et représente la tension de la batterie 10 si celle-ci est traversée par le courant 12. Le moyen 30 est connecté par son entrée 32 à des moyens déjà décrits pour calculer la force électromotrice par cellule io CeIIFEM et la résistance des cellules CeIIRES. Pour calculer U1, on tient compte de la configuration électrique de la batterie 10. En effet, une telle batterie haute tension, utilisée dans les véhicules électriques ou hybrides, comporte des cellules en série et/ou en parallèle. is Ces paramètres permettent, grâce au moyen pour déterminer les puissances limites, de déterminer la puissance limite en recharge, Pmaxch, ainsi que la puissance limite en décharge, P_min_dis, de la batterie pour assurer que les cellules sont soumises à une tension et une intensité toujours dans 20 l'intervalle imposé par les données du constructeur qui sont, Max current battery, Min_current battery, Max volt cell et Min volt cell. Le bloc 20 de calcul de la puissance maximale de recharge Pmaxch comporte un opérateur produit 39 exécutant l'opération 25 de multiplication de la tension en charge U1 de la batterie par le courant maximal 12 tolérable par la batterie en charge. Le bloc 20 comporte ainsi un moyen de calcul de la tension en charge de la batterie qui dépend notamment de la résistance interne globale, BatRES, de la batterie. Dans le cas général, où la 30 batterie serait constituée de n cellules en parallèle et m cellules en série, la résistance de la batterie, BatRES, vaut alors : BatRES = m * Ce11RES n De même le bloc 38 permet de calculer la tension à vide aux bornes de la batterie, BatFEM, qui peut s'exprimer en fonction de la force électromotrice par cellule CeIIFEM, et la force électromotrice de la batterie BatFEM est calculée par un opérateur convenable du moyen 74-1 par la relation : BatFEM =m * CeIIFEM . La tension en charge U1 calculée par le bloc 38 du bloc 20 est donnée par la relation : * Ui = BatFEM + BatRES *12 = m * CeIIFEM + m CeIIRES * IZ n Sur la base des calculs de U1 et de 12, le bloc 20 comporte un multiplicateur 39 produisant la valeur de la puissance limite en recharge de la batterie pour assurer que la tension aux bornes d'une cellule et l'intensité n'excèdent pas Max volt cell et Max current battery, qui vaut : P_max_ch=U1*I2. 1s Le bloc 22 de calcul de Pmindis, puissance minimale, négative, à ne pas dépasser en décharge de la batterie est construit sur le même modèle que le bloc 20 et ne sera pas plus décrit. La deuxième sous-étape de la première étape du procédé 20 de l'invention consiste, dans un mode particulier de réalisation, à obtenir, à partir des puissances brutes admissibles en charge et en décharge, PchLIM et PdisLIM, qui ne tiennent pas compte de la tension aux bornes d'une cellule, une puissance électrique minimale et une puissance électrique maximale tenant compte de 25 l'état de charge SOC de la batterie 10 ainsi que de sa température T. Cette limitation en puissance maximale à la recharge est exécutée par le bloc 24 à la figure 2 qui a été détaillé dans un mode particulier de réalisation à la figure 4a. A la figure 4a, on a 30 représenté l'opérateur de calcul de la puissance maximale en recharge. L'opérateur pondère la puissance brute maximale admissible grâce à des cartographies 42, 44 qui sont fonction de l'état de charge, pour la mémoire 42 de cartographie de la pondération de la puissance maximale en fonction de l'état de charge, et en fonction de la température, pour la mémoire 44 de cartographie de la pondération de la puissance maximale en fonction de la température. Ces cartographies, maintenues dans une mémoire convenable du moyen 74-1, contiennent un pourcentage de pondération des puissances en fonction de l'état de charge et de la température pour donner, p(SOC) max et p(T)_max. Dans ce mode de réalisation, chacune des cartographies de pondération comporte une entrée d'adressage en état de charge SOC ou en température T, et produit en sortie de lecture la valeur adressée de coefficient de pondération p(SOC)max ou p(T)_max. Les deux coefficients de pondération sont fournis chacun à 1s une première entrée d'un multiplicateur 46 ou 48. La seconde entrée du multiplicateur 46 est connectée à une entrée 43 de l'opérateur de calcul de la puissance maximale en recharge, et reçoit la valeur de puissance brute admissible en recharge, PchLIM, fournie par la mémoire déjà décrite des paramètres de 20 spécification de la batterie sur le bus 80. La sortie du multiplicateur 46 fournit la valeur de puissance maximale en recharge pondérée selon la relation P(SOC)max = p(SOC)max * PchLIM. La seconde entrée du multiplicateur 48 est connectée à 25 une entrée 43 de l'opérateur de calcul de la puissance maximale en recharge, et reçoit la valeur de puissance brute admissible en recharge, PchLIM, fournie par la mémoire déjà décrite des paramètres de spécification de la batterie sur le bus 80. La sortie du multiplicateur 48 fournit la valeur de puissance 30 maximale en recharge pondérée selon la relation P(T)max = p(T)_max * PchLIM. Les sorties des deux multiplicateurs 46 et 48 sont fournies à deux entrées d'un opérateur 40 dont une troisième entrée reçoit la valeur Pmaxch issue du bloc 20 calculée lors de la première sous-étape du procédé de l'invention. L'opérateur 40 exécute une fonction MIN entre ses trois entrées de sorte qu'il fournit en sortie une valeur de puissance maximale en recharge selon la relation : s Pmaxelec = MIN(P(T)max, P(SOC)max, P_max_ch) Une même limitation en puissance minimale à la décharge est exécutée par le bloc 24 à la figure 2 qui a été détaillé, dans un mode particulier de réalisation, à la figure 4b. A la figure 4b, on a représenté l'opérateur de calcul de la puissance minimale en lo décharge. L'opérateur pondère les puissances brutes grâce à des cartographies 52, 54 qui sont fonction de l'état de charge SOC, pour la mémoire 52 de cartographie de la pondération de la puissance minimale en fonction de l'état de charge, et en fonction de la température T, pour la mémoire 54 de cartographie de la is pondération de la puissance minimale en fonction de la température. Ces cartographies, maintenues dans une mémoire convenable du moyen 74-1, contiennent un pourcentage de pondération des puissances en fonction de l'état de charge et de la température pour donner, p(SOC)min et p(T)_min. Dans ce 20 mode de réalisation, chacune des cartographies de pondération comporte une entrée d'adressage en état de charge SOC ou en température T, et produit en sortie de lecture la valeur adressée de coefficient de pondération p(SOC)_min ou p(T)_min. Les deux coefficients de pondération sont fournis chacun à 25 une première entrée d'un multiplicateur 56 ou 58. La seconde entrée du multiplicateur 56 est connectée à une entrée 53 de l'opérateur de calcul de la puissance minimale en décharge, et reçoit la valeur de puissance brute admissible en décharge, PdisLIM, fournie par la mémoire déjà décrite des paramètres de 30 spécification de la batterie sur le bus 80. La sortie du multiplicateur 56 fournit la valeur de puissance minimale en décharge pondérée selon la relation : P(SOC)min = p(SOC)min x PdisLIM.
La seconde entrée du multiplicateur 58 est connectée à une entrée 53 de l'opérateur de calcul de la puissance minimale en décharge, et reçoit lavaleur de puissance brute admissible en décharge, PdisLIM, fournie par la mémoire déjà décrite des paramètres de spécification de la batterie sur le bus 80. La sortie du multiplicateur 58 fournit la valeur de puissance minimale en décharge pondérée selon la relation P(T)_min = p(T)_min *PdisLIM. Les sorties des deux multiplicateurs 56 et 58 sont fournies à deux entrées d'un opérateur 50 dont une troisième entrée reçoit la valeur P_min_dis issue du bloc 22 calculée lors de la première sous-étape du procédé de l'invention. L'opérateur 50 exécute une fonction MAX entre ses trois entrées de sorte qu'il fournit en sortie une valeur de puissance minimale en décharge selon la 1s relation : Pminelec = MAX(P(T)_min, P(SOC)min, P_min_dis) La deuxième étape du procédé de l'invention consiste au calcul des valeurs minimale et maximale du couple de commande de la machine électrique, à partir des puissances électriques 20 transmises lors de la deuxième sous-étape de la première étape. Cette deuxième étape est réalisée par le bloc 26 du moyen de traduction 74-2 et prend en compte le couplage de la batterie 10 avec la machine électrique 76. Ce bloc comporte un moyen de prise en compte des limitations de l'utilisation de la batterie 10, 25 Pmaxelec et Pminelec, avec les valeurs limites de couple électrique, Tmaxelec et Tminelec, de commande de la machine électrique 76. La présente invention permet de relier simplement la puissance électrique, Pmaxelec et Pminelec, à des 30 grandeurs physiques de la machine électrique 76, c'est-à-dire d'exprimer les valeurs limites de couple de commande, Tmaxelec et T minelec, en fonction de ces puissances et de paramètres de fonctionnement du véhicule, par_fonc, de paramètres de construction, de la machine électrique 76, par_conf, et/ou de paramètres de fonctionnement de la machine électrique 76. Le moyen de traduction met en ceuvre deux fonctions, f et g, permettant d'obtenir, à partir des puissances électriques calculées lors de la deuxième sous-étape, les valeurs limites de couple de commande, Tmaxelec et Tminelec selon les relations : Pmaxelec=f(Tmaxelec, par_fonc, par_conf) ; et io P_min_elec=g(T_min_elec, par_fonc, par_conf). Dans un mode spécifique de réalisation de l'invention, ces relations ci-dessus s'écrivent plus précisément : P min_ elec =T min_ elec * Vveh * r et 15 P _ max_ elec =T _ max_ elec *Vveh * r où T est le couple appliqué au rotor de la machine électrique, Vveh est la vitesse absolue du véhicule et r=R*p avec R, le rapport de réduction entre le rotor et le train propulsé électriquement et p le rendement global du groupe, machine 20 électrique, onduleur et réducteur. Le facteur r étant supposé connu, la limitation P_max_elec et P_min_elec implique une limitation du couple de commande de la machine électrique, T min elec et T_max_elec.

Claims (10)

REVENDICATIONS
1. Dispositif de gestion de batterie électrique (10) connectée à une machine électrique (76) réversible sous le contrôle d'un contrôleur (70) de machine électrique (76) réversible du genre recevant une consigne de couple de la machine électrique (76) et produisant un signal de commande du couple et/ou de régime de la machine électrique (76) caractérisé en ce qu'il comporte : - un moyen de détection (74-1) des limitations de io l'utilisation de la batterie, (Pmaxelec), (P minelec), nécessaires au bon fonctionnement et à la durée de vie de la batterie (10) lorsqu'elle est électriquement couplée à la machine électrique (76) ; - un moyen de traduction (74-2) pour exprimer en termes is de couple de commande les limitations détectées, (Pmaxelec), (P minelec), par ledit moyen de détection (74-1) sur la base du couplage de la batterie (10) avec la machine électrique (76) qui provoque la charge ou la décharge de la batterie et pour transmettre un signal de limitation en couple et/ou en régime 20 audit contrôleur de machine électrique (76).
2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (20, 22) pour calculer une puissance maximale en charge (P_max_ch) et une puissance minimale en décharge (P_min_dis) de la batterie (10) à partir d'une tension 25 maximale et/ou minimale admissible pour au moins une des cellules (12) composant la batterie (10).
3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (24) pour pondérer la puissance brute admissible en charge (P_ch_lim) et/ou la puissance brute 30 admissible en décharge (P_dis_lim) respectivement en puissances électriques maximale et minimale (P_max_elec) et (P minelec) en fonction de la température de fonctionnement (T) de la batterie (10), de son état de charge (SOC) et despuissances maximale en recharge (P_max_ch) produite par le bloc (20) de calcul de la puissance maximale en recharge et minimale en décharge (P_min_dis) produite par le bloc (22) de calcul de la puissance minimale en décharge.
4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (26) pour limiter le couple de commande (Tmaxelec) ou (T minelec) de la machine électrique (76) à partir des puissances obtenues (P_max_elec) ou (P_min_elec) par le bloc (24).
5. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens (20, 22) pour calculer une puissance maximale en charge (P_max_ch) et respectivement une puissance minimale en décharge (P_min_dis) de la batterie (10) comportent des moyens pour déterminer des paramètres : 1s (I,), produit par un opérateur de calcul (34) qui représente le courant de la batterie qui amènerait la tension d'une cellule à une valeur (Max volt cell), (12) produit par un opérateur de calcul (36) qui est le plus petit des courants entre (1,) et une valeur prédéterminée 20 (Max current battery), (U,) produit par un opérateur de calcul (38) pour représenter la tension de la batterie (10) si celle-ci est traversée par le courant (12), et un opérateur produit (39) exécutant l'opération de multiplication 25 de la tension en charge (U,) de la batterie par le courant maximal (12) tolérable par la batterie en charge.
6. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce les moyens (24) de limitation en fonction de l'état de charge et de la température comportent des mémoires de cartographie (42, 44 ; 30 52, 54) de pondération des puissances brutes admissible en recharge ou en décharge, et des opérateurs (40 ; 50) pour produire sur la base des puissances pondérées et/ou des puissances issues des moyens de limitation (20, 22) une valeurde puissances électriques maximale ou minimale (P_max_elec), (P_minelec).
7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour saturer une valeur du couple de commande de la machine électrique (76) par une valeur minimale et/ou une valeur maximale de manière à protéger en tension chacune des cellules composant la batterie.
8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications io précédentes, caractérisé en ce que le moyen de traduction (74-2), prenant en compte le couplage de la batterie (10) avec la machine électrique (76), comporte un moyen de prise en compte des limitations de l'utilisation de la batterie (10), (Pmaxelec) et (P minelec), avec les valeurs limites de couple électrique, is (Tmaxelec) et (Tminelec), de commande de la machine électrique (76) en fonction de paramètres de fonctionnement, (par_fonc) ; du véhicule, comme la vitesse du véhicule (Vveh), de paramètres de construction, (par_conf), de la machine électrique (76), comme le rapport de réduction (R) du réducteur équipant la 20 machine électrique et/ou de paramètres de fonctionnement de la machine électrique (76) comme son rendement global (p), qui exécute des relations de la forme (Pmaxelec)=f(Tmaxelec, par_fonc, par_conf) et (P minelec)=g(Tminelec, par_fonc, par_conf). 25
9. Procédé de protection d'une batterie électrique (10) connectée à une machine électrique (76) réversible sous le contrôle d'un contrôleur de machine électrique (76) réversible du genre recevant une consigne de couple de la machine électrique (76) et produisant un signal de commande du couple et/ou de 30 régime de la machine électrique (76), caractérisé en ce qu'il comporte : - une étape de limitation de l'utilisation de la batterie (10) nécessaire au bon fonctionnement et à la durée de vie de labatterie (10) lorsqu'elle est électriquement couplée à la machine électrique (76) ; - une étape pour saturer la commande (Ca) de couple électrique par une valeur maximale et/ou minimale de manière à maintenir l'état de charge de la batterie (10) dans un intervalle donné.
10. Procédé de protection d'une batterie (10) selon la revendication 9, caractérisée en ce que l'étape de limitation comporte une première sous-étape qui consiste à calculer la lo puissance maximale de charge et une puissance minimale de décharge, une deuxième sous-étape qui consiste à limiter les puissances brutes admissibles en charge et en décharge en fonction de la température de la batterie (10) et de son état de charge. 15
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