FR2897945A1 - Dispositif destine a calculer une quantite indiquant l'etat charge d'une batterie installee sur un vehicule - Google Patents
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Abstract
Un dispositif est prévu pour calculer une quantité indiquant un état de charge d'une batterie (11) montée sur un véhicule. La batterie (11) alimente un démarreur démarrant un moteur monté sur un véhicule. Dans le dispositif, une pluralité de paires de données constituées du courant et de la tension de la batterie (11) sont acquises à des intervalles d'échantillonnage prédéterminés durant une période de lancement du moteur en réponse au démarrage du démarreur. A des intervalles, une valeur d'une résistance interne de la batterie (11) est calculée sur la base de la pluralité des paires de données de courant et de tension. La résistance interne est un type de la quantité indiquant l'état de charge. Une différence de tension en circuit ouvert est calculée, laquelle est une différence entre une pseudo-tension en circuit ouvert de la batterie (11) donnée avant le démarrage du démarreur et une pseudo-tension en circuit ouvert de la batterie (11) donnée après la période de lancement. La valeur de la résistance interne est corrigée en utilisant la différence de tension en circuit ouvert.
Description
DISPOSITIF DESTINE A CALCULER UNE QUANTITE INDIQUANT L'ETAT CHARGE D'UNE
BATTERIE INSTALLEE SUR UN VEHICULE ARRIERE-PLAN DE L'INVENTION (Domaine de l'invention)
La présente invention se rapporte à un dispositif destiné à calculer une quantité indiquant l'état de charge (appelé également "état de charge interne" ou "état interne") d'une batterie d'accumulateurs (rechargeable) montée sur un véhicule et en particulier au dispositif qui calcule l'état de charge en utilisant au moins une pluralité de paires constituées d'une tension et d'un courant acquises à partir de la batterie montée sur le véhicule.
(Description de la technique apparentée) En général, il est demandé que la capacité et la sécurité des systèmes de batterie montée sur un véhicule soient gérées de façon stricte. Pour exécuter une telle gestion, l'état de charge d'un système de batterie montée sur un véhicule devra être estimé avec précision.
Plusieurs dispositifs pour fournir certaines techniques pour
l'estimation ont jusqu'à présent été proposés. De telles techniques utilisent, par exemple, une pseudo-tension en circuit ouvert, une résistance interne, un taux de charge et/ou une capacité restante. Par exemple, en ce qui concerne la détection de la résistance interne, les publications mises à la disposition du public de brevets japonais Nos 2002-343 444 et 2005-146 939 sont connues, dans lesquelles une droite de régression est obtenue sur une caractéristique courant/tension d'un système de batterie pour calculer la valeur de sa pente en tant que résistance interne du système de batterie. Une autre technique est fournie par la publication mise à la disposition du public de brevet japonais N 2002-168 929. Conformément à cette publication, les paires de valeurs de tension/courant d'une batterie montée sur un véhicule sont échantillonnées durant un intervalle de temps durant lequel le courant consommé par un démarreur augmente de 0 à une valeur de crête aussi élevée que 1 000 A en réponse au démarrage du démarreur, et ensuite les paires acquises de valeurs de tension/courant sont utilisées pour calculer la résistance interne de la batterie lors de la commande de l'état de batterie.
Dans l'intervalle de temps durant lequel le courant que consomme le démarreur augmente en réponse au démarrage (ensuite, cette période est appelée "période d'augmentation de courant de démarreur", se reporter à la figure 13), des variations importantes du courant nécessaire pour calculer la résistance interne avec précision peuvent être acquises en un court intervalle de temps. Ainsi, dans cet intervalle de temps, l'influence des variations de la polarisation de la batterie lors du calcul peut être négligée, de sorte que l'on peut s'attendre à ce que la résistance interne soit détectée avec précision, avec une très petite erreur due aux variations de polarisation.
Cependant, la période d'augmentation de courant de démarreur qui précède est très courte (par exemple 2 à 5 ms). Ceci signifie qu'un circuit de traitement de signal pour acquérir un nombre important de paires de valeurs de tension/courant en un tel temps court devra présenter des performances de traitement du signal élevées. En particulier, ce circuit de traitement du signal comprend un capteur de courant et un convertisseur A/N afin de numériser le courant et la tension acquis, de sorte que ces composants de circuit doivent présenter une fréquence d'échantillonnage supérieure. Le fait d'avoir de telles performances de traitement du signal élevées résulte en une augmentation des coûts de pièces du circuit de traitement du signal.
En outre, un courant d'amplitude élevée qui atteint instantanément une valeur aussi élevée que 1 000 A circule à travers le démarreur dans la période d'augmentation de courant de démarreur. Le capteur de courant devra de ce fait présenter une plage dynamique très importante, ce qui devient également un facteur d'augmentation des coûts des pièces.
Par ailleurs, il est inévitable que le capteur de courant à fonctionnement rapide et le dispositif de traitement du signal analogique/numérique soient influencés en grande partie par des composantes à haute fréquence de bruit radio et de bruit thermique, en diminuant ainsi le rapport signal sur bruit (S/N).
De cette façon, le fait de produire des données de paires tension/courant dans la période d'augmentation de courant de démarreur implique un rapport S/N élevé, des performances d'échantillonnage rapides et une large plage dynamique au niveau du capteur et du circuit de traitement de signal. Ceci n'est pas pratique dans la mesure où cela charge le circuit présentant des performances fonctionnelles élevées. En d'autres termes, l'échantillonnage des données de tension et de courant durant la période d'augmentation de courant de démarreur n'est pas pratique.
Pour éliminer cette difficulté, il peut être possible d'échantillonner les données de tension et de courant durant une période de lancement (ou temps de lancement, se reporter à la figure 13) qui suit la période d'augmentation de courant de démarreur dans une période de démarrage de moteur (se reporter à la figure 13). Dans la période de lancement, le moteur commence à générer un couple tandis que le courant de démarreur diminue progressivement. Donc en utilisant cette période de lancement, la charge du capteur et du circuit peut être moindre.
Cependant, du fait que la période de lancement est plus longue que la période d'augmentation de courant de démarreur, les variations de l'état polarisé de la batterie durant le calcul d'un état de charge de celle-ci ne peuvent pas être négligeables. RESUME DE L'INVENTION
La présente invention a été réalisée à la lumière des problèmes présentés ci-dessus et a pour but de fournir un dispositif destiné à calculer une quantité indiquant un état de charge (état de charge interne ou état interne) d'une batterie d'accumulateurs d'une manière précise et fiable en utilisant des composants de circuit dont on évite que les vitesses de fonctionnement et le degré de précision augmentent de manière excessive.
De manière à atteindre le but ci-dessus, la présente invention fournit, en tant que structure de base, un dispositif destiné à calculer une quantité indiquant un état de charge (également appelé "état de charge interne" ou "état interne") d'une batterie qui est montée sur un véhicule, la batterie alimentant un démarreur démarrant un moteur monté sur le véhicule. Le dispositif comprend une unité d'acquisition de données configurée pour acquérir une pluralité de paires de données constituées du courant et de la tension de la batterie à des intervalles d'échantillonnage prédéterminés durant une période de lancement du moteur en réponse au démarrage du démarreur, une première unité de calcul configurée pour calculer, en tant que quantité, à des intervalles, la valeur d'une résistance interne de la batterie sur la base de la pluralité des paires de données de courant et de tension, une seconde unité de calcul configurée pour calculer une différence de tension en circuit ouvert qui est une différence entre une pseudo-tension en circuit ouvert de la batterie donnée avant le démarrage du démarreur et une pseudo-tension en circuit ouvert de la batterie donnée après la période de lancement, et une unité de correction configurée pour corriger la valeur de la résistance interne en utilisant la différence de tension en circuit ouvert, la valeur corrigée de la résistance interne indiquant l'état de charge de la batterie. La pseudo-tension en circuit ouvert est une tension de batterie obtenue lors d'une condition où le courant de charge et de décharge de la batterie est considéré comme étant nul.
On préfère que l'unité de correction comprenne un moyen destiné à substituer la différence de tension en circuit ouvert dans une fonction de correction ayant une corrélation positive avec la différence de tension en circuit ouvert et un moyen destiné à corriger la valeur de la résistance interne sur la base d'une valeur de la fonction de correction obtenue par la substitution. A titre d'exemple, la première unité de calcul comprend un moyen destiné à obtenir une droite de régression sur la base de la pluralité de paires de données échantillonnées de courant et de tension, la droite de régression définissant une relation entre la tension et le courant de la batterie, et un moyen destiné à calculer un gradient de la droite de régression obtenue en tant que valeur de la résistance interne. A titre d'exemple, l'unité de correction est configurée pour corriger la valeur de la résistance interne en additionnant la valeur de la fonction de correction à la valeur de la résistance interne.
Dans la valeur corrigée de la résistance interne, l'influence des variations de l'état polarisé de la batterie est diminuée. C'est-à-dire que grâce à la structure de base ci-dessus, l'erreur d'estimation de la résistance interne, qui peut être attribuée aux variations des états polarisés de la batterie, peut être diminuée de façon efficace, de sorte que l'estimation de la résistance interne devient plus précise.
Donc, il est suffisant d'échantillonner les paires de données de tension et de courant durant la période de lancement immédiatement après la période d'augmentation de courant de démarreur dans la période de démarrage de moteur (se référer à la figure 13). Il n'est pas nécessaire d'échantillonner les données durant la période d'augmentation de courant de démarreur. Du fait que la période de lancement est utilisée pour l'échantillonnage, il est possible d'utiliser un dispositif d'acquisition de données présentant une plage dynamique relativement plus étroite et une fréquence d'échantillonnage relativement plus basse. Dans la présente invention, un tel dispositif d'acquisition de données peut être utilisé pour calculer (estimer ou détecter) la résistance interne avec précision, en diminuant ainsi le coût des pièces du dispositif d'acquisition de données, c'est-à-dire du dispositif de calcul de quantité d'état de charge de la présente invention.
On préfère que l'unité de correction comprenne un moyen destiné à substituer la différence de tension en circuit ouvert dans une fonction de correction ayant une corrélation positive avec la différence de tension en circuit ouvert et un moyen destiné à corriger la valeur de la résistance interne sur la base d'une valeur de la fonction de correction obtenue par la substitution. Une étude des inventeurs a montré que la différence de tension en circuit ouvert (AVo) peut être bien associée, suivant une corrélation positive, aux valeurs de variation de la résistance interne (Rd) provoquées par une pseudo-tension en circuit ouvert de la batterie donnée avant le démarrage du démarreur et une autre pseudo-tension en circuit ouvert de la batterie donnée après la période de lancement. Ainsi, la fonction de correction (f(OVo)) indiquant à la fois la différence de tension en circuit ouvert (AVo) et la résistance interne Rd peut être mémorisée à l'avance. L'application de la valeur d'une différence de tension en circuit ouvert (AVo) devant être calculée à cette fonction de correction (f(OVo)) permet qu'une valeur modifiée (ARd) de la résistance interne (Rd) soit corrigée. Ceci fournit un calcul relativement simple, tandis qu'il est possible de réduire les erreurs de la résistance interne (Rd).
Conformément à une estimation de l'inventeur, la différence de tension en circuit ouvert (AVo) présente une corrélation supérieure avec les variations des valeurs polarisées de la batterie, qui sont dues à la décharge durant la période de démarrage du moteur, et la résistance interne (Rd) présente une corrélation avec les variations des valeurs polarisées de la batterie. Les erreurs pouvant être attribuées aux valeurs polarisées de la batterie qui sont comprises dans les valeurs de la résistance interne (Rd) peuvent de ce fait être réduites par le biais de la correction de la fonction de correction (f(AVo)). Ainsi, l'avantage précédent peut être obtenu. BREVE DESCRIPTION DES DESSINS
Dans les dessins annexés .
La figure 1 est un schéma synoptique représentant la configuration d'un système d'alimentation monté sur un véhicule qui comprend fonctionnellement un dispositif de calcul de quantité d'état de charge pour une batterie montée sur un véhicule, conformément à un premier mode de réalisation de la présente invention,
La figure 2 est un organigramme représentant le traitement destiné à calculer (c'est-à--dire détecter) une résistance interne de la batterie dans le premier mode de réalisation,
La figure 3 est un graphe montrant en exemple une caractéristique courant/tension qui est obtenue lors de la décharge d'une grande quantité de courant (c'est-à-dire durant une période de lancerrent),
La figure 4 est un graphe montrant en exemple les variations de la caractéristique courant/tension de la batterie observées 30 lorsqu'un démarreur d'un moteur est démarré,
La figure 5 est un graphe expliquant la façon de corriger la valeur d'une résistance interne conformément à une différence de tension en circuit ouvert,
La figure 6 est un graphe en bâtons montrant en exemple les 35 résultats expérimentaux d'erreurs lors de l'estimation de la résistance interne,
La figure 7 est un graphe expliquant la façon d'estimer une tension de limite inférieure lors du démarrage du démarreur, l'estimation étant exécutée dans un second mode de réalisation
40 de la présente invention, La figure 8 est un graphe en bâtons montrant en exemple les résultats expérimentaux d'erreurs lors de l'estimation de la tension de limite inférieure en ce qui concerne deux cas où la correction fondée sur la différence de tension en circuit ouvert est exécutée et où elle n'est pas exécutée,
La figure 9 est un organigramme représentant le traitement comprenant de façon supplémentaire la correction de la résistance interne sur la base d'un taux de charge (état de charge SOC), qui est exécuté dans un troisième mode de réalisation de la présente invention,
La figure 10 est un graphe de caractéristique montrant en exemple une relation entre le taux de charge et la résistance interne, La figure 11 est. un graphe en bâtons montrant en exemple les résultats expérimentaux d'erreurs lors de l'estimation de la tension de limite inférieure en ce qui concerne deux cas où la correction fondée sur le taux de charge est exécutée et où elle n'est pas exécutée,
La figure 12 montre en exemple le cadencement d'acquisition de données de tension courant (échantillonnage) et du calcul des quantités indicatives de l'état de charge de la batterie, et
La figure 13 mcntre en exemple un graphe représentant une relation dans le temos entre un période de démarrage de moteur, une période d'augmentation de courant de démarreur et une période de lancement. DESCRIPTION DETAILLEE DES MODES DE REALISATION PREFERES
Ensuite, divers modes de réalisation préférés d'un dispositif de calcul de quantité d'état de charge destiné à une batterie d'accumulateurs conformes à la présente invention, seront à présent décrits en faisant référence aux dessins annexés.
(Premier mode de réalisation)
En faisant référence aux figures 1 à 6, un premier mode de réalisation du dispositif de calcul de quantité d'état de charge conforme à la présente invention sera à présent décrit. Dans le présent mode de réalisation, le dispositif de calcul est réduit en pratique en étant fonctionnellement intégré dans un système d'alimentation monté sur un véhicule 1.
La figure 1 représente un schéma synoptique représentant la configuration du système d'alimentation monté sur un véhicule 1. Le système d'alimentation monté sur un véhicule 1 représenté sur la figure 1 comprend une batterie 11 qui compose un dispositif de stockage de puissance pour stocker la puissance électrique dans celui-ci, un générateur monté sur un véhicule 12 entraîné par un moteur monté sur un véhicule (non représenté), des charges électriques montées sur un véhicule 13, un capteur de courant 14 et un dispositif de traitement d'état de batterie 15. Parmi ceux-ci, la batterie 11 est une cible dont l'état interne, c'est-à-dire l'état de charge, est détecté. Cette batterie 11 est composée d'une batterie au plomb, d'une batterie au nickel-métal hydrure, d'une batterie au lithium ou autres. Les charges électriques montées sur un véhicule 13 comprennent un démarreur destiné à démarrer le moteur. Le capteur de courant 14 a la possibilité de détecter les courants de charge et de décharge sous la forme d'un signal électrique à format analogique indiquant ces courants et de fournir en sortie le signal détecté au dispositif de traitement d'état de batterie 15 par l'intermédiaire d'une ligne connectant le capteur de courant 14 et le dispositif de traitement 15. En outre, une borne de sortie de la batterie 101 est connectée au dispositif de traitement d'état de batterie 15, de sorte qu'une tension de borne de la batterie 11 est appliquée au dispositif de traitement 15 par un signal électrique à format analogique. Le dispositif de traitement d'état de batterie 15 sert de dispositif de calcul de quantité d'état de charge conforme à la présente invention. Le dispositif de traitement d'état de batterie 15 comprend des convertisseurs d'analogique en numérique (A/N) 16, une section de mémoire tampon 17 et un calculateur 18. Les convertisseurs A/N 16 exécutent un échantillonnage et une conversion d'analogique en numérique sur les signaux de tension et de courant à format analogique reçus en entrée à une fréquence d'échantillonnage prédéterminée, en produisant des données de tension et de courant à format numérique. La section de mémoire tampon 17 est utilisée pour numériser, sous la forme d'un groupe de paires de données numériques, à la fois le courant Ib provenant du capteur de courant 14 et la tension de borne Vb au niveau de la batterie 11. Le calculateur 18 est constitué, par exemple, d'un système informatique comprenant, bien que cela ne soit pas représenté, une unité centrale (UC) et des mémoires destinées à mémoriser un ou plusieurs programmes informatiques prédéterminés pour l'unité UC et destinées à mémoriser des données nécessaires pour le calcul. Les programmes informatiques comprennent un programme pour traiter les paires de données de tension/courant échantillonnées mémorisées dans la section de mémoire tampon 17 de telle manière que diverses quantités indicatives de l'état de charge de la batterie 11 soient calculées par l'unité UC, c'est-à-dire le calculateur 18. Le d=ispositif de traitement d'état de batterie 15 est formé pour fournir en sortie un signal électrique à format numérique indiquant de telles quantités d'état de charge. Comme indiqué sur la figure 1, le système d'alimentation monté sur un véhicule 1 comprend en outre une unité de commande électronique (ECU) 19 et un contrôleur de génération 20. L'unité ECU 19 est configurée pour recevoir non seulement le signal provenant du dispositif de traitement d'état de batterie 15 mais également les informations de véhicule VEinf comprenant les états de moteur, la vitesse du véhicule, une vitesse de rotation du générateur 12. Er.. utilisant de tels éléments d'informations reçus en entrée, l'unité ECU 19 est capable de fournir, au contrôleur de génération 20, des instructions pour la génération et l'arrêt de la génération afin de réguler la quantité d'énergie générée au niveau du générateur 12 à une valeur cible prédéterminée.
En faisant référence à la figure 2, l'opération pour détecter une résistance interne de la batterie 11, qui est exécutée de façon répétée par le dispositif de traitement d'état de batterie 15, sera à présent décrite. La mesure du courant Ib et de la tension Vb de la batterie 11 est lancée (étape S201) et on détermine s'il y a eu ou non une décharge d'une quantité importante de courant (c'est-à-dire, démarrage du démarreur du moteur de véhicule) (étape S202). C'est-à-dire que la détermination est faite de sorte que le courant de décharge Ib a diminué à une valeur de courant maximum prédéterminée Imax (se référer à la figure 3). Lorsqu'une relation Ib _< Imax est satisfaite, il s'avère qu'une période de lancement (se référer à la figure 13) a été lancée. En réponse à cette détermination, l'acquisition des données de paires constituées du courant Ib et de la tension Vb est également lancée de façon répétée à des intervalles d'échantillonnage prédéterminés (se reporter à la figure 12) et l'acquisition de données est poursuivie jusqu'à un instant où le courant lb revient jusqu'à une valeur de courant minimum prédéterminée Imin (se référer à la figure 3 : étape S203). En d'autres termes, l'acquisition de données est poursuivie durant la période de lancement de façon à mémoriser, dans la section de mémoire tampon 17, les données de paires constituées du courant Ib et de la tension Vb acquises en N points.
Dans le dispositif de traitement 15, à un instant de calcul (se référer à la figure 12), le calculateur 18 utilise des données de paires mémorisées de courant Ib et de tension Vb pour les tracer en deux dimensions comme indiqué sur la figure 3, et une droite de régression (V = Rd•I+Voaf) est calculée (étape S204), où Rd représente la résistance interne de la batterie 11 et Voaf représente une pseudo-tension en circuit ouvert. Ensuite, une différence de tension en circuit ouvert AVo utilisée pour corriger la valeur de résistance interne est calculée (étape S205). Cette différence de tension en circuit ouvert AVo représente une différence entre les pseudo-tensions en
circuit ouvert Voaf obtenues avant le démarrage du démarreur (c'est-à-dire avant la décharge d'une quantité importante de courant) et après la période de lancement (c'est-à-dire après la décharge).
Ensuite, la différence de tension en circuit ouvert calculée AVo est substituée dans une fonction de correction mémorisée au préalable f(AVo) pour obtenir une valeur de celle-ci (étape S206). Et la fonction de correction obtenue f(AVo) est ajoutée à la résistance interne Rd en vue d'une correction, de sorte qu'une résistance interne corrigée Rc est calculée (étape S207). Comme cela sera décrit ultérieurement, la résistance interne Rd présente une corrélation positive élevée avec la différence de tension en circuit ouvert AVo.
La fonction de correction f(AVo) peut être définie par 40 "Kl•AVo-K2", où KI et K2 sont des constantes prédéterminées présentant chacune une valeur positive et AVo indique la différence de tension en circuit ouvert. Cette définition est simple, mais il a été confirmé qu'elle donne une précision élevée au calcul de la résistance interne Rd. De préférence, K1 est de 1,5 et K2 est de 0,4. L'étape qui précède S204 destinée à calculer la résistance interne Rd et la pseudo-tension en circuit ouvert Voaf, l'étape S205 destinée à calculer la différence de tension en circuit ouvert AVo et l'étape S206 destinée à corriger la résistance interne Rd, seront à présent davantage détaillées. La figure 12 montre en exemple le cadencement de l'acquisition des données (courant et tension) et le calcul décrit ci-dessus. Les séquences A et B donnent certaines séquences pour le cadencement d'acquisition de données et de calcul, mais ces séquences A et B sont simplement des exemples. D'autres séquences A et B peuvent également être possibles. (Calcul de la résistance interne Rd et des pseudo-tensions en circuit ouvert Voaf) La figure 3 montre en exemple une caractéristique courant/tension devant être obtenue lorsqu'une quantité importante de courant est déchargée durant la période de lancement. Une droite de régression est estimée sur un groupe de paires constituées du courant et de la tension durant une plage de courant prédéterminée "Imax à Imin". La droite de régression fournit un gradient (c'est-à-dire un angle) qui est la résistance interne Rd, et une distance à l'origine de croisement d'un axe au courant "0", qui est une pseudo-tension en circuit ouvert Voaf. Ainsi, la valeur Rd et la tension peuvent être calculées.
La plage de courant "Imax à Imin" est définie par une limite supérieure Imax et une limite inférieure Imin, dont les valeurs sont déterminées sur la base d'une plage dynamique du capteur de courant 14 devant être installé. A titre d'exemple, la plage de courant est établie à une plage de -500 A à -100 A. (Calcul de la différence de tension en circuit ouvert AVo) La figure 4 explique la façon de calculer la différence de tension en circuit ouvert AVo. Cette différence de tension en circuit ouvert AVo est exprimée par "Vobe-Voaf", où Vobe représente une pseudo-tension en circuit ouvert obtenue avant le démarrage du démarreur et Voaf représente une pseudo-tension en circuit ouvert obtenue après le lancement. En utilisant la résistance interne Rd, qui est déjà obtenue, et le courant Ibe et la tension Vbe obtenus avant le démarrage 5 du démarreur, une tension est calculée sous la forme Vobe = Vbe-Rd•Ibe
.(1), qui est une pseudo-tension en circuit ouvert Vobe devant être obtenue avant le démarrage du démarreur. D'une façon similaire à cela, en utilisant la résistance 10 interne Rd, qui est déjà obtenue, et le courant Iaf et la tension Vaf obtenus après le lancement, une tension est calculée sous la forme Voaf = Vaf-Rd•Iaf ...(2), qui est une pseudo-tension en circuit ouvert Voaf devant être 15 obtenue après le lancement. Ensuite, une différence de tension en circuit ouvert AVo est calculée sur une formule AVo = Vbe-Vaf ...(3). (Correction de la résistance interne Rd) 20 La figure 5 explique la façon de corriger la résistance Rd sur la base de la différence de tension en circuit ouvert calculée AVo. De cette façon, la valeur de résistance interne de la batterie 11 qui est souhaitée à l'origine est une valeur de 25 résistance interne Rin présentée lorsque le démarreur démarre. Cependant, comme déjà mentionné, le montage d'un capteur de courant présentant une plage dynamique qui est suffisante pour le courant circulant lorsque le démarreur démarre, est confrontée à des difficultés de précision et de coût de pièces. 30 Par conséquent, pour surmonter ces difficultés, c'est un but d'estimer avec précision la résistance interne Rin sur une plage de courant plus pratique (par exemple, les courants de décharge allant de -500 à 0 A). Les présents inventeurs ont réalisé des expérimentations pour examiner une relation entre une erreur 35 estimée (= Rin-Rd) d'une résistance interne mesurée Rin et une différence de tension en circuit ouvert AVo. Les expérimentations ont montré qu'il existe une corrélation élevée entre l'erreur estimée (= Rin-Rd) et la différence de tension en circuit ouvert AVo, qui est illustrée sur la figure 5...DTD: Donc, la corrélation élevée fait comprendre que la correction de la résistance interne Rd fondée sur la différence de tension en circa:it ouvert AVo conduit à une estimation précise de la résistance interne Rin. A titre d'exemple, une formule destinée à corriger la valeur de la résistance interne Rd, qui est obtenue à partir des expérimentations, est
Rc = -1,5(0,26-AVo)+Rd ...(4). De cette façon, la correction de la résistance interne Rd en fonction de la différence de tension en circuit ouvert AVo donne en variante la valeur de résistance interne Rin qui est obtenue lorsque le démarreur démarre. Ainsi, la correction sur ladifférence de tension en circuit ouvert AVo est efficace. Ceci est également évident d'après la figure 6, dans laquelle les données de mesure d'erreurs lors de l'estimation de la résistance interne Rin sont fournies. Par l'intermédiaire des expérimentations réalisées par les présents inventeurs, une différence (erreur) entre chacune des valeurs de la résistance interne Rin obtenues lorsqu'un démarreur démarre (le nombre d'essais est de 26) et d'une résistance interne Rd calculée avec la correction à chaque essai est observée en vue de l'estimation. Comme indiqué sur la figure 6, un maximum de l'erreur obtenue sans la correction sur la différence de tension en circuit ouvert AVo est de 0,38 mS2. Au contraire, on comprend que la correction de la résistance interne calculée Rd sur la différence de tension en circuit ouvert AVo réduit l'erreur maximum jusqu'à 0,17 mS2. En fonction d'un nombre moyen d'erreurs, une réduction allant de 0,22 mQ à 0,06 mS2 est réalisée, ce qui démontre que la résistance interne Rin présentée au démarrage du démarreur peut en variante être estimée avec une précision supérieure. (Second mode de réalisation) En faisant référence aux figures 7 et 8, un second mode de réalisation du dispositif de calcul de quantité d'état de charge conforme à la présente invention sera à présent décrit. De la même façon que le premier mode de réalisation, le dispositif de calcul est réduit en pratique en étant fonctionnellement intégré dans un système d'alimentation monté sur un véhicule 1, qui :14 présente la même configuration que celui représenté sur la figure 1.
Le système d'alimentation monté sur un véhicule 1 conforme au second mode de réalisation est caractérisé par l'utilisation de la résistance interne Rc de la formule (4) de manière à estimer une tension de limite inférieure lors du démarrage du moteur (c'est-à-dire le démarreur). Cette estimation est très importante dans des situations telles qu'un déplacement à arrêt au ralentit nécessitant de fréquents redémarrages du moteur (arrêt du moteur à redémarrage du moteur lors d'une marche au ralenti) de manière à assurer que la batterie 11 maintient des performances de redémarrage suffisantes.
Le présent mode de réalisation montre en exemple l'estimation de la tension de limite inférieure lors du démarrage suivant du moteur à partir de la résistance interne calculée Rc. Cette estimation est exécutée par l'unité UC du dispositif de traitement d'état de batterie 15.
En faisant référence à la figure 7, la façon d'estimer la tension de limite inférieure sera à présent décrite.
L'utilisation de la valeur de résistance interne Rc qui a été obtenue lors du dernier instant de calcul et des valeurs du courant Ib et de la tension Vb obtenues avant le démarrage du moteur, fournit une valeur estimée Vmin pour la tension de limite inférieure. En pratique, la formule suivante (5) donne la valeur estimée Vmin de la tension de limite inférieure :
Vmin = Vb+Rc AIb -(5),
où 4Ib représente une variation par rapport au courant Ib obtenu avant le démarrage du moteur et est établie à une valeur sur la base du courant de décharge lors du démarrage.
La figure 8 montre en exemple les résultats estimés de la tension de limite inférieure. Pour obtenir cet exemple, les expérimentations ont été réalisées par les présents inventeurs pour estimer une erreur entre chacune des valeurs de la tension de limite inférieure réellement obtenues lorsqu'un démarreur est démarré (le nombre d'essais est de 10) et une valeur estimée de la tension de limite inférieure à chaque essai. Lors d'une comparaison au cas où il n'y a aucune correction de la résistance interne sur la différence de tension en circuit ouvert AVo, un maximum des erreurs lors de l'estimation de la tension de limite inférieure est réduit de 0,24 V à 0,12 V. En termes de moyenne des erreurs, une réduction de 0,13 V à 0,03 V est réalisée. Ceci démontre que la tension de limite inférieure peut être estimée avec une précision supérieure par l'intermédiaire de la correction de la résistance interne décrite dans le premier mode de réalisation.
(Troisième mode de réalisation) En faisant référence aux figures 9 à 11, un troisième mode de réalisation du dispositif de calcul de quantité d'état de charge conforme à la présente invention sera à présent décrit. De la même façon que les modes de réalisation qui précèdent, le dispositif de calcul est réduit en pratique en étant fonctionnellement intégré dans un système d'alimentation monté sur un véhicule 1, lequel présente la même configuration que celui représenté sur la figure 1. Le système d'alimentation monté sur un véhicule 1 conforme au troisième mode de réalisation améliore davantage les performances devant être obtenues par rapport à la configuration du second mode de réalisation.
Le second mode de réalisation indique que, comme décrit, l'utilisation de la résistance interne Rc permet que la tension de limite inférieure soit estimée avec une précision plus importante. En revanche, le troisième mode de réalisation diminue une difficulté qui peut apparaître dans une situation où l'état interne (c'est-à-dire l'état de charge) de la batterie 11 varie dans un intervalle de temps allant du calcul de la résistance interne Rc jusqu'au démarrage suivant du moteur. Dans une telle situation, la valeur de la résistance interne Rc peut varier, ce qui résulte en ce qu'il est possible qu'une erreur de la tension de limite inférieure Vmin (= Vb+RC•AIb) soit provoquée. Pour surmonter une telle situation, l'unité UC du dispositif de traitement d'état de batterie 15 est configurée pour exécuter de façon répétée ure série de procédés représentés sur la figure 9. En pratique, comme indiqué sur la figure 9, les procédés à l'étape S208 et à l'étape S209 sont ajoutés aux procédés aux étapes S201 à S207 qui sont identiques à ceux de la figure 2. C'est-à-dire que, corme représenté à l'étape S208 de la figure 9, les procédés destinés à obtenir la résistance interne corrigée Rc (étapes 5201 à S207) sont suivis par le calcul d'un état de charge (SOC : %) de la batterie 11, qui est un chiffre pour exprimer le taux de charge actuel (étape S208).
Ensuite, l'état SOC est corrigé comme indiqué sur la figure 10 (étape S209). Pour être précis, les données d'une fonction indiquant une relation entre l'état SOC et la résistance interne corrigée Rc sont lues à partir de la mémoire dans le dispositif de traitement d'état de batterie 15. Les données de la fonction, qui peuvent être indiquées en exemple comme sur la figure 10, sont déterminées et mémorisées au préalable dans la mémoire telle qu'une mémoire morte (ROM). Et la valeur actuellement calculée de l'état SOC est appliquée à la fonction lue pour calculer une valeur actuelle (rapport normalisé) R2 de la résistance interne corrigée Rc. Au cours du dernier instant de calcul, de la même façon, la valeur calculée de l'état SOC est appliquée à la fonction lue pour calculer une valeur (rapport normalisé) Rl de la résistance interne corrigée Rc. Donc, le rapport R2/R1 est calculé et la valeur de la résistance interne corrigée Rc calculée la dernière fois est alors multipliée par le rapport calculé R2/Rl pour corriger la valeur de la résistance interne corrigée Rc calculée à présent.
Les avantages du troisième mode de réalisation, grâce à la correction de la résistance interne corrigée Rc sur la base du taux de charge (SOC) sont les suivants.
La résistance interne de la batterie 11 indique une dépendance vis-à-vis de l'état SOC comme présenté en exemple sur la figure 10, qui indique un rapport de la résistance interne Rc à chaque valeur de l'état SOC dans des cas où la résistance
interne RC est à 1 à un état SOC à 100 La caractéristique de cette dépendance est conforme à la résistance interne corrigée qui précède Rc. L'état SOC peut être estimé en utilisant diverses techniques connues, telles qu'une technique qui utilise une pseudo-tension en circuit ouvert et une technique qui utilise une valeur du courant cumulé.
La figure 11 montre un exemple des résultats dans lesquels des erreurs lors de l'estimation de la tension de limite inférieure sont testées lorsque la correction qui précède de l'état SOC est appliquée à la résistance interne corrigée Rc. Dans le cas de la figure 11, la résistance interne corrigée Rc est corrigée dans des cas où l'état SOC a varié d'environ 5 à 20 De cette façon, le calcul de la résistance interne corrigée Rc conformément à l'état SOC, c'est-à-dire le taux de charge, permet que l'erreur maximum lors de l'estimation de la tension de limite inférieure diminue de 0,29 V à 0,22 V, par comparaison au cas où la correction dépendant de l'état SOC n'est pas exécutée. D'un autre point de vue, il s'avère qu'une moyenne des erreurs a diminué de 0,08 V à 0,05 V. Du fait que la résistance interne RC corrigée une fois conformément à la différence de tension en circuit ouvert AVo peut être en outre corrigée en fonction de l'état SOC, la tension de limite inférieure peut être estimée avec plus de précision. La présente invention peut être mise en oeuvre sous plusieurs autres formes sans s'écarter de l'esprit de celle-ci. Les modes de réalisation et les modifications décrits jusqu'à présent sont de ce fait destinés à être uniquement illustratifs et non pas restrictifs, du fait que la portée de l'invention est définie par les revendications annexées plutôt que par la description les précédant. Il est de ce fait prévu que toutes les modifications qui se trouvent dans les bornes et les limites des revendications, ou des équivalents de telles limites, soient englobées par les revendications.
Claims (15)
1. Dispositif destiné à calculer une quantité indiquant un état de charge d'une batterie (11) qui est montée sur un véhicule, la batterie (11) alimentant un démarreur démarrant un moteur monté sur le véhicule, le dispositif comprenant : une unité d'acquisition de données configurée pour acquérir (S201) une pluralité de paires de données constituées du courant et de la tension de la batterie (11) à des intervalles d'échantillonnage prédéterminés durant une période de lancement du moteur en réponse au démarrage du démarreur, une première unité de calcul configurée pour calculer, en tant que la quantité, à des intervalles, une valeur d'une résistance interne de la batterie (11) sur la base de la pluralité de paires de données constituées du courant et de la tension, une seconde unité de calcul configurée pour calculer (205) une différence de tension en circuit ouvert qui est une différence entre une pseudo-tension en circuit ouvert de la batterie (11) donnée avant le démarrage du démarreur et une pseudo-tension en circuit ouvert de la batterie (11) donnée après la période de lancement, et une unité de correction configurée pour corriger (S206, S207) la valeur de la résistance interne en utilisant la différence de tension en circuit ouvert, la valeur corrigée de la résistance interne étant indicative de l'état de charge de la batterie (11).
2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel l'unité de correction comprend un moyen destiné à substituer (S206) la différence de tens=ion en circuit ouvert dans une fonction de correction ayant une corrélation positive avec la différence de tension en circuit ouvert et un moyen destiné à corriger la valeur de la résistance interne sur la base d'une valeur de la fonction de correction obtenue par la substitution.
3. Dispositif selon la revendication 2, dans lequel la première unité de calcul comprend un moyen destiné à obtenir (5204) une droite de régression 40 sur la base de la pluralité de paires de données échantillonnéesconstituées du courant et de la tension, la droite de régression définissant une relation entre la tension et le courant de la batterie (11), et un moyen destiné à calculer un gradient de la droite de 5 régression obtenue en tant que valeur de la résistance interne.
4. Dispositif selon la revendication 3, dans lequel l'unité de correction est configurée pour corriger (S207) la valeur de la résistance interne en ajoutant la valeur de la fonction de 10 correction à la valeur de la résistance interne.
5. Dispositif selon la revendication 4, dans lequel la fonction de correction est définie par "Kl•AVo-K2", où Kl et K2 sont des constantes prédéterminées, chacune ayant une valeur 15 positive et AVo inc.ique la différence de tension en circuit ouvert.
6. Dispositif selon la revendication 5, comprenant en outre une troisième unité de calcul configurée pour calculer, en 20 tant que la quantité, un taux de charge de la batterie (11) à des intervalles, et une autre unité de correction configurée pour corriger, à l'instant de calcul en cours, sur la base des intervalles, la valeur de la résistance interne calculée au dernier instant de 25 calcul sur la base des intervalles, sur la base du taux de charge calculé au présent instant de calcul et du taux de charge calculé au dernier instant de calcul.
7. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel la 30 première unité de calcul comprend un moyen destiné à obtenir (S204) une droite de régression sur la base de la plL.ralité de paires de données échantillonnées constituées du courant et de la tension, la droite de régression définissant une relation entre la tension et le courant de la 35 batterie (11), et un moyen destiné à calculer un gradient de la droite de régression obtenue en tant que valeur de la résistance interne.
8. Dispositif selon la revendication 7, dans lequel l'unité 40 de correction est configurée pour corriger (S207) la valeur dela résistance interne en additionnant la valeur de la fonction de correction à la valeur de la résistance interne.
9. Dispositif selon la revendication 8, dans lequel la fonction de correction est définie par "Kl•AVo-K2", où K1 et K2 sont des constantes prédéterminées présentant chacune une valeur positive et AVo indique la différence de tension en circuit ouvert.
10. Dispositif selon la revendication 9, comprenant en outre une troisième unité de calcul configurée pour calculer, en tant que la quantité, un taux de charge de la batterie (11) à des intervalles, et une autre unité de correction configurée pour corriger, à un instant de calcul en cours sur la base des intervalles, la valeur de la résistance interne calculée à un dernier instant de calcul sur la base des intervalles, sur la base du taux de charge calculé au présent instant de calcul et du taux de charge calculé au dernier instant de calcul.
11. Dispositif selon la revendication 1, comprenant en outre une troisième unité de calcul configurée pour calculer, en tant que la quantité, un taux de charge de la batterie (11) à des intervalles, et une autre unité de correction configurée pour corriger, à un instant de calcul en cours sur la base des intervalles, la valeur de la résistance interne calculée à un dernier instant de calcul sur la base des intervalles, sur la base du taux de charge calculé au présent instant de calcul et du taux de charge calculé au dernier instant de calcul.
12. Dispositif selon la revendication 2, comprenant en outre une troisième unité de calcul configurée pour calculer, en tant que la quantité, un taux de charge de la batterie (11) à 35 des intervalles, et une autre unité de correction configurée pour corriger, à un instant de calcul en cours sur la base des intervalles, la valeur de la résistance interne calculée à un dernier instant de calcul sur la base des intervalles, sur la base du taux decharge calculé au présent instant de calcul et du taux de charge calculé au dernier instant du calcul.
13. Dispositif destiné à calculer une quantité indiquant un état de charge de la batterie (11) qui est montée sur un véhicule, la batterie (11) alimentant un démarreur démarrant un moteur monté sur le véhicule, le dispositif comprenant : un moyen d'acquisition destiné (5201) à acquérir une pluralité de paires de données constituées du courant et de la tension de la batterie (11) à des intervalles d'échantillonnage prédéterminés durant une période de lancement du moteur en réponse au démarrage du démarreur, un premier moyen de calcul destiné à calculer, en tant que la quantité, à des intervalles, une valeur d'une résistance interne de la batterie (11) sur la base de la pluralité des paires de données échantillonnées de courant et de tension, un second moyen de calcul destiné à calculer (S205) une différence de tension en circuit ouvert qui est une différence entre une pseudo-tension en circuit ouvert de la batterie (11) donnée avant le démarrage du démarreur et une pseudotension en circuit ouvert de la batterie (11) donnée après la période de lancement, et un moyen de correction destiné à corriger (S206, S207) la valeur de la résistance interne en utilisant la différence de tension en circuit ouvert, la valeur corrigée de la résistance interne étant indicative de l'état de charge de la batterie (11).
14. Dispositif selon la revendication 13, dans lequel le moyen de correction comprend un moyen destiné à substituer (S206) la différence de tension en circuit ouvert dans une fonction de correction ayant une corrélation positive avec la différence de tension en circuit ouvert et un moyen destiné à corriger la valeur de la résistance interne sur la base d'une valeur de la fonction de correction obtenue par la substitution.
15. Procédé de calcul d'une quantité indiquant un état de charge d'une batterie (11) qui est montée sur un véhicule, labatterie (11) alimentant un démarreur démarrant un moteur monté sur le véhicule, le procédé comprenant les étapes consistant à : produire (S201) une pluralité de paires de données constituées du courant et de la tension de la batterie (11) à des intervalles d'échantillonnage prédéterminés durant une période de lancement du moteur en réponse au démarrage du démarreur, calculer, en tarit que la quantité, à des intervalles, une valeur d'une résistance interne de la batterie (11) sur la base de la pluralité de paires de données échantillonnées de courant et de tension, calculer (S205) une différence de tension en circuit ouvert qui est une différence entre une pseudo-tension en circuit ouvert de la batterie (11) donnée avant le démarrage du moteur et une pseudo-tension en circuit ouvert de la batterie (11) donnée après la période de lancement, et corriger (S206, S207) la valeur de la résistance interne en utilisant la différence de tension en circuit ouvert, la valeur corrigée de la résistance interne étant indicative de l'état de charge de la batterie (11).
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