FR2934375A1 - Battery e.g. lithium iron phosphate/lithiated graphite battery, charging state determining method for photovoltaic field, involves determining charge state corresponding to measured current at end of test period using calibration curve - Google Patents
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Abstract
Description
Procédé de détermination de l'état de charge d'une batterie en phase de charge ou de décharge à courant constant Domaine technique de l'invention Method for determining the state of charge of a battery in a constant-current charging or discharging phase Technical field of the invention
L'invention est relative à un procédé de détermination de l'état de charge d'une batterie, ayant une tension nominale prédéterminée, comportant une 10 phase de charge ou de décharge de la batterie à courant constant. The invention relates to a method for determining the state of charge of a battery, having a predetermined nominal voltage, comprising a charging or discharging phase of the constant-current battery.
État de la technique State of the art
15 Dans les batteries au plomb, l'état de charge (SOC) varie, classiquement, en fonction de la tension de la batterie en circuit ouvert (courant nul) dans une large gamme, par exemple de plus de un Volt d'amplitude comme illustré à la figure 1 (article Methods for state-of-charge determination and their applications de Sabine Piller et aI: publié en 2001 dans le journal of 20 power sources pages 113 à 120). L'état de charge de ces batteries peut alors être déterminé par une simple interpolation de potentiel dont la précision dépend de la précision de la mesure de la tension ainsi que de la pente de la courbe de décharge de la batterie en fonction de son état de charge. 25 L'état de charge peut également être déterminé à partir de la mesure de la tension à courant non nul. La précision dépend alors de la précision de la mesure de tension, mais aussi du courant, de la pente de la courbe caractéristique de la décharge de la batterie en fonction de son état de 30 charge, ainsi que des paramètres d'estimation de la tension de batterie à courant non nul.5 Ces méthodes par interpolation du potentiel ne sont pas adaptées à certaines batteries actuelles, en particulier les batteries de type lithium-ion à cathode en matériau biphasique, dans lesquelles la différence de tension entre l'état chargé et l'état déchargé est faible, comme illustré à la figure 2. In lead-acid batteries, the state of charge (SOC) varies, conventionally, as a function of the voltage of the battery in an open circuit (zero current) in a wide range, for example of more than one volt of amplitude. illustrated in FIG. 1 (article Methods for state-of-charge determination and their applications of Sabine Piller et al: published in 2001 in the journal of 20 power sources pages 113 to 120). The state of charge of these batteries can then be determined by a simple potential interpolation whose accuracy depends on the accuracy of the measurement of the voltage as well as the slope of the discharge curve of the battery according to its state of charge. charge. The state of charge can also be determined from the measurement of the non-zero current voltage. The accuracy then depends on the accuracy of the voltage measurement, but also the current, the slope of the characteristic curve of the discharge of the battery according to its state of charge, as well as the voltage estimation parameters. Non-zero current battery methods. These potential interpolation methods are not suitable for some current batteries, in particular lithium-ion cathode-type batteries of biphasic material, in which the voltage difference between the charged and the discharged state is weak, as illustrated in FIG.
De manière connue, l'état de charge d'une batterie peut également être déterminé par intégration du courant en fonction du temps. La précision d'une estimation utilisant cette méthode dépend de la précision de la mesure du courant. Il est également nécessaire de connaître la capacité initiale de l'élément, la capacité de charge totale, le rendement faradique. Un des principaux défauts de cette technologie est l'accumulation des erreurs cycles après cycles, induisant des incertitudes de plus en plus importantes (dépendantes des estimations de capacité initiales de l'élément et de sa capacité totale). Cette technique n'est donc pas applicable pour une gestion à long terme d'une batterie. In known manner, the state of charge of a battery can also be determined by integration of the current as a function of time. The accuracy of an estimate using this method depends on the accuracy of the current measurement. It is also necessary to know the initial capacity of the element, the total load capacity, the faradic efficiency. One of the main shortcomings of this technology is the accumulation of cycle-by-cycle errors, leading to increasingly important uncertainties (dependent on the initial capacity estimates of the element and its total capacity). This technique is therefore not applicable for long-term battery management.
Objet de l'invention L'invention a pour but un procédé de détermination de l'état de charge précis ne présentant pas les inconvénients de l'art antérieur. OBJECT OF THE INVENTION The object of the invention is to provide a method of determining the precise state of charge which does not have the drawbacks of the prior art.
Ce but est atteint par le fait que le procédé comporte, au cours de ladite 25 phase, les étapes successives suivantes : la mise en circuit ouvert de la batterie pendant une période de repos, l'application d'une tension de test, constante, aux bornes la batterie pendant une période de test prédéterminée, la mesure du courant à la fin de la période de test, 30 la détermination de l'état de charge correspondant audit courant mesuré à la fin de la période de test au moyen d'une courbe d'étalonnage.20 Description sommaire des dessins D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui va suivre de modes particuliers de réalisation de l'invention donnés à titre d'exemples non limitatifs et représentés aux dessins annexés, dans lesquels La figure 1 représente une courbe de détermination de l'état de charge d'une batterie par l'intermédiaire d'une mesure de tension à circuit ouvert, selon l'art antérieur. La figure 2 illustre la variation de la tension en circuit ouvert en fonction de l'état de charge d'une batterie lithium-ion. This object is achieved by the fact that the method comprises, during said phase, the following successive steps: the open circuiting of the battery during a rest period, the application of a test voltage, constant, at the battery terminals for a predetermined test period, measuring the current at the end of the test period, determining the state of charge corresponding to said current measured at the end of the test period by means of a BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Other advantages and features will become more clearly apparent from the following description of particular embodiments of the invention given by way of non-limiting example and represented in the accompanying drawings, in which: FIG. 1 represents a curve for determining the state of charge of a battery by means of an open circuit voltage measurement, according to the prior art. Figure 2 illustrates the variation of the open circuit voltage as a function of the state of charge of a lithium-ion battery.
La figure 3 représente l'évolution de la tension en fonction du taux de décharge de la batterie au cours d'une décharge à courant constant. La figure 4 représente l'évolution de la tension de la batterie en fonction du temps pendant une phase de détermination de l'état de charge selon l'invention. Figure 3 shows the evolution of the voltage as a function of the discharge rate of the battery during a constant current discharge. FIG. 4 represents the evolution of the voltage of the battery as a function of time during a phase of determining the state of charge according to the invention.
La figure 5 représente l'évolution du courant résultant en fonction du temps entre les instants t2 et t3 de la figure 4. La figure 6 illustre une courbe d'étalonnage représentative du courant à la fin de la période de test en fonction de l'état de charge. FIG. 5 represents the evolution of the resulting current as a function of time between the instants t2 and t3 of FIG. 4. FIG. 6 illustrates a calibration curve representative of the current at the end of the test period as a function of the state of charge.
Description de modes de réalisations particuliers Description of particular embodiments
Comme illustré aux figures 3 à 5, pour déterminer l'état de charge de la batterie, de tension nominale prédéterminée, durant une phase de charge ou de décharge à courant constant, la batterie est tout d'abord mise au repos (à l'instant t1 sur la figure 4), c'est-à-dire que la batterie est placée en circuit As illustrated in FIGS. 3 to 5, in order to determine the state of charge of the battery, of predetermined nominal voltage, during a phase of charging or discharging at a constant current, the battery is first put to rest (at the instant t1 in Figure 4), that is to say that the battery is placed in circuit
ouvert et ne consomme plus de courant. Cette mise en période de repos provoque initialement une variation de la tension aux bornes de la batterie jusqu'à une tension de plateau correspondant à un état stable de la tension. Cette variation correspond à une augmentation de la tension si la batterie était en phase de décharge (figure 3 et 4) ou à une diminution de la tension si la batterie était en phase de charge. La période de repos (t1 -t2) de la batterie est, de préférence, supérieure ou égale à 30s, de préférence d'une durée suffisante pour que la tension de plateau soit atteinte. open and no longer consumes power. This setting in rest period initially causes a variation of the voltage across the battery to a plateau voltage corresponding to a stable state of the voltage. This variation corresponds to an increase in voltage if the battery was in the discharge phase (Figure 3 and 4) or to a decrease in voltage if the battery was in charge phase. The rest period (t1 -t2) of the battery is preferably greater than or equal to 30s, preferably of sufficient duration so that the plateau voltage is reached.
~o On applique ensuite (à l'instant t2 sur la figure 4) une tension de test, constante, aux bornes de la batterie pendant une période de test prédéterminée (t2-t3), de préférence inférieure ou égale à 30s. En effet, la période de test doit rester brève de manière à affecter le moins possible la valeur de l'état de charge à déterminer. Cette tension de test, constante, est 15 inférieure à la tension nominale de la batterie si la détermination de l'état de charge est réalisée pendant une phase de décharge et supérieure à la tension nominale si la détermination est réalisée pendant une phase de charge. L'application d'une tension de test constante provoque une variation de courant I résultant dans la batterie. Comme illustré à la figure 5, qui 20 correspond à une phase de décharge, le courant I augmente pendant la période de test. À la fin de la période de test, le courant I résultant est mesuré. Ce courant mesuré à la fin de la période de test est utilisé pour déterminer l'état de charge de la batterie à partir d'une courbe d'étalonnage obtenue au préalable à partir d'au moins une batterie étalon, et fournissant 25 (figure 6) la relation entre le courant mesuré à la fin de la période de test (déchargé ou chargé à tension constante) et l'état de charge de la batterie. ~ o is then applied (at time t2 in Figure 4) a constant test voltage across the battery for a predetermined test period (t2-t3), preferably less than or equal to 30s. Indeed, the test period must remain short so as to affect as little as possible the value of the state of charge to be determined. This constant test voltage is lower than the nominal voltage of the battery if the state of charge is determined during a discharge phase and higher than the nominal voltage if the determination is made during a charging phase. The application of a constant test voltage causes a variation of current I resulting in the battery. As illustrated in FIG. 5, which corresponds to a discharge phase, the current I increases during the test period. At the end of the test period, the resulting current I is measured. This current measured at the end of the test period is used to determine the state of charge of the battery from a calibration curve obtained beforehand from at least one standard battery, and providing 25 (FIG. 6) the relationship between the current measured at the end of the test period (discharged or charged at constant voltage) and the state of charge of the battery.
La courbe d'étalonnage, illustrée à la figure 6, a, par exemple, été obtenue à partir de deux éléments de batteries étalon, par mesure du courant à la fin de 30 la période de test à tension constante, pour différents états de charge et avec plusieurs régimes de décharge. Une courbe d'étalonnage peut être obtenue, The calibration curve, illustrated in FIG. 6, has, for example, been obtained from two standard battery cells, by measuring the current at the end of the constant voltage test period, for different states of charge. and with several discharge regimes. A calibration curve can be obtained,
de manière analogue, pour la détermination de l'état de charge au cours d'une charge à courant constant. La reproductibilité de la mesure est fiable car l'écart type obtenu est inférieur à 5%. À titre d'exemple, le procédé décrit ci-dessus a été utilisé pour une batterie de type LiFePO4/LiC6 d'une capacité de 1,4Ah, durant une phase de décharge de cette batterie à courant constant. La figure 3 représente l'évolution de la tension en fonction du taux de décharge pendant laquelle une détermination de l'état de charge est effectuée. La figure 4 illustre en ~o détail le comportement de la tension de la batterie en fonction du temps pendant la phase de détermination de l'état de charge de la batterie. Ainsi, la période de repos (1=0) commence à un instant t1 et la durée de la période (t1-t2) de repos est de l'ordre de 600 secondes. La tension passe de 3,24V à l'instant t1 à une tension de plateau de 3,3V. A l'instant t2, la batterie est 15 déchargée à une tension de décharge constante de 3,15 V pendant une période de test (t2-t3) d'une durée de 20s. Le courant I mesuré à l'instant t3 à la fin de la période de test, est de -1,03 A (figure 5). Le report de cette valeur sur la courbe d'étalonnage de la figure 6 permet de déterminer par simple lecture l'état de charge de la batterie correspondante, soit 60% dans 20 l'exemple considéré. similarly, for the determination of the state of charge during a constant current load. The reproducibility of the measurement is reliable because the standard deviation obtained is less than 5%. For example, the method described above was used for a LiFePO4 / LiC6 type battery with a capacity of 1.4Ah during a discharge phase of this constant current battery. FIG. 3 represents the evolution of the voltage as a function of the discharge rate during which a state of charge determination is carried out. FIG. 4 illustrates in detail the behavior of the voltage of the battery as a function of time during the phase of determining the state of charge of the battery. Thus, the rest period (1 = 0) begins at a time t1 and the duration of the period (t1-t2) of rest is of the order of 600 seconds. The voltage goes from 3.24V at time t1 to a plateau voltage of 3.3V. At time t2, the battery is discharged at a constant discharge voltage of 3.15 V for a test period (t2-t3) of 20s duration. Current I measured at time t3 at the end of the test period, is -1.03 A (Figure 5). The transfer of this value to the calibration curve of FIG. 6 makes it possible to determine by simple reading the state of charge of the corresponding battery, ie 60% in the example under consideration.
À titre d'exemple, ce procédé peut également être utilisé pour déterminer l'état de charge d'une pile bouton de 1,3mAh, de type LiFePO4lLi4Ti5O12 durant une décharge à courant constant. Après une période de repos (t1-t2) 25 de 60s, une tension de test imposée de 1,84V a été appliquée pendant 30s. Le courant mesuré à la fin de la période de repos permet de déterminer l'état de charge de la pile à partir d'une courbe d'étalonnage correspondante. By way of example, this method can also be used to determine the charge state of a 1.3mAh button cell, of the LiFePO4ILi4Ti5O12 type, during a constant current discharge. After a rest period (t1-t2) of 60s, an imposed test voltage of 1.84V was applied for 30s. The current measured at the end of the idle period makes it possible to determine the state of charge of the cell from a corresponding calibration curve.
La tension de test dépend, en particulier, en partie des propriétés des 30 électrodes utilisées. In particular, the test voltage depends in part on the properties of the electrodes used.
Les durées des périodes de repos et de test sont déterminées en fonction du type de batterie concernée. Par exemple, les batteries à recharge rapide comme les batteries à électrodes négative en Li4Ti5012 nécessitent des durées plutôt courtes (par exemple, environ 30 secondes de repos et l s de test). À l'inverse, les batteries à recharge plus lente comme les batteries à électrode négative en LiC6 nécessitent des durées plus longues (600s de repos et 20 à 30 secondes de test). The periods of rest and test periods are determined according to the type of battery concerned. For example, fast charging batteries such as Li4Ti5012 negative electrode batteries require rather short durations (for example, about 30 seconds of rest and 1 second of test). Conversely, slower charged batteries such as LiC6 negative electrode batteries require longer durations (600s of rest and 20 to 30 seconds of testing).
La précision de la mesure (moins de 10% de la capacité totale) est meilleure io que dans l'état de la technique. The accuracy of the measurement (less than 10% of the total capacity) is better than in the state of the art.
Ce procédé particulièrement intéressant peut être appliqué dans le domaine photovoltaïque. II peut aussi être appliqué dans le domaines des appareils mobiles, comme les téléphones et les ordinateurs ou encore dans le 15 domaine des véhicules hybrides et électriques où il est critique d'utiliser des jauges de charge précises. 20 7 This particularly interesting process can be applied in the photovoltaic field. It can also be applied in the field of mobile devices, such as telephones and computers or in the field of hybrid and electric vehicles where it is critical to use accurate charge gauges. 20 7
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Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0323539A1 (en) * | 1988-01-08 | 1989-07-12 | RAMOT UNIVERSITY, AUTHORITY FOR APPLIED RESEARCH & INDUSTRIAL DEVELOPMENT LTD. | Method for determining the state-of-charge of batteries, particularly lithium batteries |
| EP1736789A1 (en) * | 2004-03-25 | 2006-12-27 | NEC Lamilion Energy, Ltd. | Method and equipment for estimating residual capacity of storage battery |
| EP1918729A1 (en) * | 2006-10-18 | 2008-05-07 | Honeywell International, Inc. | Lithium-ion battery prognostic testing and process |
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2008
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Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0323539A1 (en) * | 1988-01-08 | 1989-07-12 | RAMOT UNIVERSITY, AUTHORITY FOR APPLIED RESEARCH & INDUSTRIAL DEVELOPMENT LTD. | Method for determining the state-of-charge of batteries, particularly lithium batteries |
| EP1736789A1 (en) * | 2004-03-25 | 2006-12-27 | NEC Lamilion Energy, Ltd. | Method and equipment for estimating residual capacity of storage battery |
| EP1918729A1 (en) * | 2006-10-18 | 2008-05-07 | Honeywell International, Inc. | Lithium-ion battery prognostic testing and process |
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