FR2966250A1

FR2966250A1 - Procede d'estimation d'un etat de sante d'une source electrochimique embarquee dans un vehicule automobile

Info

Publication number: FR2966250A1
Application number: FR1058540A
Authority: FR
Inventors: Denis Porcellato
Original assignee: Peugeot Citroen Automobiles SA
Current assignee: PSA Automobiles SA
Priority date: 2010-10-19
Filing date: 2010-10-19
Publication date: 2012-04-20
Anticipated expiration: 2030-10-19
Also published as: FR2966250B1

Abstract

La présente invention a pour objet un procédé d'estimation de l'état de santé d'une source électrochimique d'énergie, plus particulièrement d'une batterie (13) destinée à la traction électrique. La batterie est gérée par un système de gestion (14) comportant des moyens (16) aptes à recevoir des mesures, aux bornes de la batterie, de grandeurs environnementales telle que la tension, le courant et la température. Ledit système comporte des moyens (18) de détermination d'une grandeur d'estimation de la durée de vie de la batterie en fonction des grandeurs environnementales mesurées. Une capacité réelle de la batterie est déterminée par ledit système à partir de la grandeur d'estimation de la durée de vie de la batterie déterminée. Le système estime enfin une durée de vie de la batterie au moyen d'une cartographie (38, 39) préétablie reliant des valeurs de la grandeur d'estimation de la durée de vie de la batterie et des valeurs de la capacité réelle à des estimations de durée de vie.

Description

PROCEDE D'ESTIMATION D'UN ETAT DE SANTE D'UNE SOURCE ELECTROCHIMIQUE EMBARQUEE DANS UN VEHICULE AUTOMOBILE

Domaine de l'invention La présente invention a pour objet un procédé d'estimation de l'état de santé d'une source électrochimique d'énergie, plus particulièrement d'une batterie. Une telle source électrochimique d'énergie est par exemple destinée à la traction électrique.

La présente invention trouve des applications particulièrement avantageuses, mais non exclusives, dans le domaine des véhicules comportant un moyen de traction électrique. Il peut s'agir de véhicules électriques ou encore de véhicules hybrides, c'est-à-dire de véhicules faisant appel à plusieurs sources d'énergie distinctes pour se déplacer.

La présente invention peut concerner tous les types de stockage électrochimique d'énergie existants ou à venir. La source d'énergie peut notamment être une batterie d'accumulateurs, par exemple de type Lithium-ion, Ni-MH ou Ni-Zn. Etat de la technique Les performances d'une source électrochimique d'énergie, embarquée dans un véhicule, diminuent en fonction du temps et au fur et à mesure de son utilisation. Cette source peut être une batterie ou un supercondensateur. Notamment, l'aptitude d'une batterie à accumuler et à délivrer des charges électriques décroît irrémédiablement avec le temps. En effet, au cours de son utilisation, une batterie vieillit. Cette vieillesse se manifeste par une perte de sa capacité et par l'augmentation de sa résistance interne ou de son impédance. L'augmentation de la résistance interne ou de l'impédance se traduit par une perte de puissance de ladite batterie. La capacité d'une batterie représente l'énergie disponible. On considère communément qu'une batterie est en fin de vie lorsqu'elle a perdu 20 à 300/0 de sa capacité initiale. La détermination de la perte de capacité est un paramètre essentiel pour évaluer l'état de santé d'une batterie au cours de son utilisation. Il est également essentiel de déterminer la capacité réelle de la batterie pour corriger son état de charge au cours de son utilisation.

Il existe différentes méthodes de détermination de la perte de capacité de la source électrochimique en cours de fonctionnement. Une première méthode connue consiste à décharger la source d'énergie de son état de charge pleinement chargé à 1000/0 à son état de charge complètement déchargé à 0°/O. Or, sur un véhicule électrique ou hybride, il est très difficile d'avoir accès à la capacité réelle de la batterie. En effet, pour un véhicule électrique, une mesure précise de la capacité réelle de la batterie supposerait : - que la batterie n'ait pas subi d'autodécharge entre le moment où elle a fini sa charge et le moment où elle commence à être déchargée, - qu'elle soit déchargée de l'état de charge 1000/0 à l'état de charge 0°/O, ce qui n'est pas possible car il faut prévoir une réserve d'au moins 200/0 pour ne pas tomber en panne, - qu'elle soit déchargée avec un courant constant, ce qui n'est pas envisageable. En outre, la batterie subit des phases de freinage récupératives qui rendent encore plus difficile la mesure du courant qui la traverse. Pour le véhicule hybride, il est quasi impossible d'avoir accès à la capacité réelle de la batterie du fait que ladite batterie a une plage de 20 fonctionnement comprise entre environ 800/0 à 30°/O. Il est ainsi quasi impossible, avec cette méthode, de déterminer la perte de capacité de la batterie d'un véhicule hybride ou électrique dans la mesure où, quelle que soit l'application automobile utilisant une chaîne de traction électrique, ladite batterie n'est jamais complètement déchargée et il 25 n'est alors pas possible de déterminer sa capacité à tout instant de sa vie. En effet, n'ayant pas la possibilité de la décharger complètement au cours de son utilisation, il n'est pas possible de comparer sa capacité réelle à sa capacité initiale connue. Une deuxième méthode connue de détermination de la perte de 30 capacité de la source électrochimique consiste à évaluer la résistance interne ou l'impédance de ladite source. La capacité de ladite source est déterminée à partir d'une relation préalablement définie entre l'évolution de la résistance interne (ou de l'impédance) et l'évolution de la capacité. Les documents US6 167 309, EPO 628 833, US6 160 380, 35 JP2001174532, US2006158155 décrivent des exemples de méthodes de détermination de l'état de charge d'une batterie à partir des variations de sa résistance interne. Cependant, dans aucun des documents ci-dessus listés, il n'est possible de déduire la durée de vie restante d'une batterie à partir des pertes de capacité de ladite batterie. Il existe aujourd'hui un besoin d'estimer avec précision l'état de santé d'une batterie à traction électrique de sorte à éviter que la perte de capacité de la batterie soit telle que ledit véhicule ne puisse plus démarrer, ou que, pour éviter cette situation, il faille changer régulièrement la batterie d'un véhicule. Toutefois, un tel procédé présente un coût important. Exposé de l'invention L'invention a justement pour but de répondre à ce besoin. Pour cela, l'invention propose une méthode d'évaluation de la perte de capacité d'une batterie à partir de l'évaluation de l'augmentation de la résistance interne, de l'impédance ou de la perte de puissance. Cette perte de capacité est un paramètre essentiel pour la gestion électrique d'une batterie embarquée. En effet, la détermination de la perte de capacité permet de connaître, à chaque instant de la durée de vie de la batterie, la capacité restante et donc la capacité réelle de ladite batterie.

La connaissance de la perte de capacité de la batterie est indispensable pour mettre en place des stratégies d'optimisation de la gestion de la batterie au cours de son utilisation. Pour ce faire, l'invention propose une méthode de correction de l'état de charge de la batterie. Cette méthode est destinée à ajuster l'état de charge de ladite batterie en fonction de la capacité réelle déterminée. La connaissance de la capacité réelle d'une batterie permet d'optimiser son utilisation au mieux dans les plages d'état de charge de fonctionnement qui lui sont permises. Ceci intervient directement dans son dimensionnement, où la connaissance précise de son état de charge permet de réduire les marges de sécurité. La connaissance de la perte de capacité contribue avec la perte de puissance, image de l'augmentation de la résistance interne et de l'impédance, à la détermination de l'estimation de l'état de santé (SOH - state of Health) d'une batterie et par conséquent à prédire sa fin de vie.

Plus précisément l'invention a pour objet un procédé d'estimation d'un état de santé d'une batterie de véhicule automobile intégrée dans une architecture électrique munie d'un circuit électrique à haute tension destiné à alimenter un moteur électrique de traction par l'intermédiaire d'un onduleur, dans lequel - on mesure des grandeurs environnementales aux bornes de la batterie, - on détermine une grandeur d'estimation de la durée de vie de la batterie en fonction des grandeurs environnementales mesurées, caractérisé en ce que - on évalue une capacité réelle de la batterie, à partir de la grandeur d'estimation de la durée de vie de la batterie déterminée, - on estime une durée de vie de la batterie au moyen d'une cartographie préétablie reliant des valeurs de la grandeur d'estimation de la durée de vie de la batterie et des valeurs de la capacité réelle à des estimations de durée de vie. L'invention a également pour objet un système de gestion d'une batterie pour la traction électrique, comportant des moyens de mise en oeuvre du procédé d'estimation de l'invention de la durée de vie de ladite batterie.

L'invention a également pour objet un véhicule automobile dans lequel est embarqué un système de gestion d'une batterie pour la traction électrique, comportant des moyens de mise en oeuvre du procédé d'estimation de l'invention de la durée de vie de ladite batterie. Brève description des dessins L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et à l'examen des figures qui l'accompagnent. Celles-ci sont présentées à titre indicatif et nullement limitatif de l'invention. La figure 1 représente une architecture électrique connue de véhicule automobile pouvant mettre en oeuvre un mode de réalisation du procédé de l'invention. La figure 2 montre une illustration des étapes d'un mode de réalisation du procédé de l'invention, Les figures 3 et 4 représentent des circuits électriques équivalant à un moteur électrique lorsque ce dernier est alimenté en courant triphasé ou 35 monophasé.

Les figures 5, 7 et 8 montrent des abaques préétablis illustrant une relation entre une variation de la résistance interne de la batterie et ses pertes de capacité. Les figures 6, 9 et 10 montrent des abaques préétablis destinés à évaluer une durée de vie de la batterie. Description détaillée de modes de réalisation de l'invention En référence à la figure 1, l'architecture électrique d'un véhicule automobile électrique ou hybride est généralement munie d'un circuit électrique 10 à haute tension comprenant un moteur électrique de traction 11 et son onduleur associé 12. L'onduleur 12 tel qu'illustré à la figure 3 comprend généralement des transistors 21 qui génèrent un courant triphasé. Ce courant triphasé est fourni au moteur électrique 11 dont la représentation électrique équivalente est un circuit en étoile muni de trois branches. Chacune de ces branches se présente alors comme une mise en série d'une résistance R et d'une inductance L propres à chaque phase U, V ou W du courant triphasé. Dans cette réalisation de l'invention, l'onduleur 3 est utilisé dans un mode monophasé afin que le pilotage de l'onduleur n'entraîne pas le moteur électrique. Plus précisément, seuls quatre transistors sont mis en oeuvre selon un fonctionnement de type pont en H, comme montré à la figure 4. Ces quatre transistors sont utilisés pour générer une sollicitation de décharge sur la batterie. Dans ce cas, le pilotage de l'onduleur n'entraîne plus la rotation de l'inertie moteur. Dans ce cas, le moteur électrique 11 est équivalent, d'un point de vue charge, à une inductance Luv et à une résistance Ruv respectivement proportionnelles à l'inductance L et à la résistance R des bobinages propres à chaque phase. Dans l'exemple donné, l'inductance Luv du moteur électrique vis-à-vis d'un courant monophasé est égale au double de l'inductance L des 30 bobinages propres à chaque phase. De façon équivalente, la résistance Ruv du moteur électrique vis-à-vis d'un courant monophasé est égale au double de la résistance R des bobinages propres à chaque phase. Le fonctionnement de l'onduleur 12 et du moteur 11 électrique, assez 35 connu de l'homme du métier, ne nécessite pas de description plus détaillée.

Le circuit électrique 10 comporte une batterie de traction 13 reliée à l'onduleur 12. Le circuit électrique 10 est contrôlé, ou piloté, par un calculateur 14. La batterie 13 est surveillée et gérée par le calculateur 14 qui est un système gestionnaire de batteries plus connu sous son nom anglais de BMS. La batterie 13 est équipée à ses bornes de capteurs (non représentés) qui mesurent des grandeurs environnementales telles que le courant I, la tension U et la température T de ladite batterie. Le calculateur 14 comporte une interface d'entrée 15 destinée à recevoir les grandeurs environnementales mesurées. Cette interface d'entrée 15 est également apte à transformer les valeurs analogiques mesurées en des valeurs numériques qui peuvent être traitées par un microcontrôleur 17 dudit calculateur. L'interface 16 d'entrée du calculateur 14 reçoit des grandeurs environnementales autres que celles en provenance des capteurs de la batterie 13, telles que, par exemple, des signaux dits de service en provenance d'un dispositif de charge (non représenté) indiquant une charge en cours, des signaux en provenance d'autres calculateurs du véhicule et du moteur 11. Le calculateur 11 comporte une interface 16 de sortie destinée à transformer les données numériques fournies par ledit microcontrôleur 17 en des signaux électriques de commande qui sont reconnus par le circuit électrique 10 . Pour contrôler le fonctionnement de la batterie 13 et estimer son état de santé, le calculateur 14 comporte, entre autres, une mémoire programme 18 et une mémoire de données 20 connectées au microprocesseur 17 via un bus de communication 19. Dans la description, on prête des actions à des appareils ou à des programmes, cela signifie que ces actions sont exécutées par un microprocesseur de cet appareil ou de l'appareil comportant le programme, ledit microprocesseur étant alors commandé par des codes instructions enregistrés dans une mémoire de l'appareil. Ces codes instructions permettent de mettre en oeuvre les moyens de l'appareil et donc de réaliser l'action entreprise. Les actions menées par le calculateur 14 sont ordonnées par le 35 microprocesseur 17. Le microprocesseur 17 produit, en réponse aux codes instructions enregistrés dans la mémoire programme 18, des ordres destinés à évaluer un état de santé de la batterie 13 de traction. La mémoire 18 de programme est divisée en plusieurs zones, chaque zone correspondant à une fonction ou à un mode de fonctionnement du programme d'estimation de l'état de santé de l'invention. La figure 2 montre une illustration de moyens mettant en oeuvre un mode de réalisation du procédé de l'invention. La figure 2 montre une étape préliminaire 30 dans laquelle le calculateur 14 reçoit des mesures 15, de grandeurs environnementales, de courant, de température et de tension de la batterie de traction 13. Des codes instructions d'une zone 40 de la mémoire de programme 14 enregistrent lesdites mesures dans la mémoire de données 20. A une étape 31, le calculateur 14 exécute une méthode d'estimation de l'état de charge SoC de la batterie de traction 13. L'exécution de cette méthode d'estimation est réalisée par une zone 41 de la mémoire 18 de programme. Cette méthode d'estimation utilise les mesures 15 de courant, de tension et de température relatives à la batterie de traction 13 ainsi qu'une mesure de température relative au moteur électrique 11 pour estimer l'état de charge qui permet de gérer les flux d'énergie dans la chaîne de traction.

L'état de charge SoC est basé sur la capacité réelle de la batterie à chaque instant. L'estimation de cet état de charge SoC est le pourcentage de capacité de la batterie qui est stockée dans ladite batterie par rapport à la capacité de cette dernière lorsqu'elle est pleinement chargée. SoC = (quantité d'électricité contenue dans la batterie à l'instant t / capacité initiale) * 100 Il existe actuellement plusieurs méthodes connues d'estimation de l'état de charge SOC de la batterie de traction 13. A une étape 32, les codes instructions d'une zone 42 de la mémoire de programme lancent, de manière automatique et en boucle, un compteur à rebours. A l'issue de ce compteur à rebours, les codes instructions de la zone 42 calculent une grandeur d'estimation de la durée de vie de la batterie. Dans un mode de réalisation, cette grandeur d'estimation est la résistance interne Rint de la batterie 13 pour le SoC estimé et la température mesurée. La durée de ce compteur à rebours est, par exemple, d'un mois.

La résistance Rint interne de la batterie 13 est déterminée pendant une durée ts avec un courant d'intensité I, selon une méthode de calcul préenregistrée dans la mémoire de données. Un exemple de ce type de méthode de calcul est décrit dans le document FR 2 920 884. La résistance interne Rint est déterminée en envoyant un pulse de s décharge avec un courant de même intensité IR;nt qui a servi à préétablir des cartographies (illustrées aux figures 5 à 10) de l'évolution de la résistance interne au cours de la durée de vie de la batterie, comme divulgué dans le document FR2920884 où l'intensité du courant est générée par l'onduleur et la machine électrique, en mode Parking (cf paragraphe précédent). On Zo applique ce courant pendant la durée ts. La température T = Yt°C et l'état de charge SoC = Xt% pour lesquels s'effectue cette détermination de la résistance Rint sont prélevés. Si Yt et Xt, sont comprises entre deux températures et deux états de charge pour lesquels les cartographies en résistances internes et capacités ont été 15 rentrées dans la mémoire du calculateur, ledit calculateur procède alors à une interpolation. A une étape 33, le calculateur 14 déclenche l'application des codes instructions d'une zone 44 de la mémoire de programme qui sont destinées à déterminer le pourcentage de l'augmentation de la résistance Rint par 20 rapport à sa valeur en début de vie. En effet, connaissant la valeur initiale de la résistance interne Rint à soc = Xt% et T = Yt°C, le calculateur détermine l'augmentation de Rint à soc = Xt% et à T = Yt°C depuis le début de vie de la batterie. A une étape 34, le calculateur 14 exécute des codes instructions 25 d'une zone 45 de la mémoire de programme destinées à estimer la perte de capacité de la batterie. Cette perte de capacité est estimée à partir des cartographies, correspondant à des abaques, préenregistrées dans la mémoire de donnée. Ces cartographies illustrent une relation entre l'augmentation de la résistance interne de la batterie et sa perte de capacité. 30 Pour déterminer ces cartographies, il a été considéré que la fin de la durée de vie d'une batterie est estimée généralement dès que l'un des deux critères suivant est atteint : - la perte de capacité de la batterie est de 300/0 par rapport à sa valeur initiale, 35 - la perte de puissance maximale de la batterie a atteint 300/0 de sa valeur initiale. Le critère de fin de vie basé sur la puissance maximale est généralement converti en augmentation de la résistance interne, image de la puissance. Le pourcentage d'augmentation de la résistance interne pour une perte de capacité de 300/0 varie d'une technologie de batterie à une autre. Ces cartographies d'évolution de la résistance interne et de la capacité sont élaborées à partir d'essais sur bancs représentatifs d'une utilisation réelle en mode roulage et mode parking. La figure 5 montre un exemple de ce type de cartographie dont l'axe des abscisses représente un pourcentage de pertes de capacité de la batterie et l'axe des ordonnées un pourcentage d'augmentation de la résistance interne de ladite batterie. La cartographie de la figure 5 montre une courbe 36 représentant une relation entre le pourcentage d'augmentation de la résistance interne de la batterie et celui de sa perte de capacité. Cette courbe 36 est obtenue pour une résistance interne déterminée pendant une durée ts de 30 secondes, un SoC de 500/0 et une température de 40°C. La figure 5 montre également une courbe 37 obtenue pour une résistance interne déterminée pendant une durée ts de 10 secondes, un SoC 20 de 500/0 et une température de 40°C. Ainsi, il est préenregistré dans la mémoire de données au moins une cartographie ou une relation mathématique destinée à caractériser la relation entre les pertes de capacité et l'augmentation de la résistance Rint déterminée pendant une durée ts à SoC = X% et T = Y°C. Dans un exemple, 25 plusieurs cartographies sont enregistrées dans la mémoire de données. Chaque cartographie est déterminée pour une durée ts, un état de charge SoC et une température T donnés. Par exemple, les cartographies peuvent être déterminées pour une durée ts pouvant prendre les valeurs de 1s, 5s, 10s, 18s, 30s..., un état de charge équivalant à 1000/0, 90%,...0% et une 30 température de l'ordre de 40 °C, 30 °C, 20 °C, 10 °C, 0 °C, -10 °C, -20 °C, -30 °C. Dans la mémoire de données sont également enregistrées des données d'initialisation de la résistance Rint en décharge Rintacho(ts) à SOC = X%, T = Y°C ainsi que des données d'initialisation de la résistance Rint en charge Rintcho(ts) à soc = X%, T = Y°C. 35 En se reportant aux cartographies de la figure 5 préenregistrées, le calculateur 14 est apte à déduire la perte de capacité de la batterie. Ainsi, en mesurant la valeur de la résistance interne de la batterie au cours de sa vie, nous pouvons en déduire la perte de capacité de la batterie. A une étape 35, le calculateur 14 exécute des codes instructions d'une zone 46 de la mémoire de programme destinées à estimer la capacité réelle de la batterie. Cette capacité réelle correspond à la différence entre une valeur initiale de la capacité Co (Yt) à la température T = Y°C et la perte de capacité estimée à l'étape 34. Des valeurs initiales de la capacité Co de la batterie 13 sont enregistrées dans la mémoire de données 20 pour respectivement différentes températures T prédéfinies. Le calculateur 14 met à jour l'état de charge SoC de la batterie 13 à partir de la capacité réelle de la batterie. Le fait de mettre à jour l'état de charge de la batterie permet une gestion optimisée de la batterie 13. Cette mise à jour est réalisée selon la formule suivante : SOC1 (t) _ ( SOCo - ( f 1 / C dt) * 100) où SOC (t) : état de charge à l'instant t SOCo : état de charge à l'instant initial t=0 C : Capacité réelle f i dt : quantité d'électricité qui a traverse la batterie pendant la durée t A une étape 36, le calculateur 14 exécute des codes instructions d'une zone 47 de la mémoire de programme destinées à estimer la durée de vie restante de la batterie 13. Cette durée de vie est estimée à partir de cartographies, correspondant à des abaques, préenregistrées dans la mémoire de donnée. Ces cartographies illustrent une relation entre un pourcentage de variation de la capacité réelle de la batterie et de sa résistance interne à un pourcentage de durée de vie. Ces cartographies d'estimation de la durée de vie de la batterie sont élaborées à partir d'essais sur bancs représentatifs d'une utilisation réelle en mode roulage et mode parking La figure 6 montre un exemple d'une cartographie d'estimation de la durée de vie de la batterie 13. Elle montre une courbe 38 d'une évolution Iinéarisée du pourcentage de variation de l'augmentation de la résistance Rint au cours des modes combinés parking et roulage. La figure 6 illustre également une courbe 39 d'une évolution Iinéarisée du pourcentage de variation de la capacité réelle de la batterie au cours des modes combinées parking et roulage. L'axe des abscisses de cette cartographie représente un pourcentage de durée de vie de la batterie. A partir de ces deux courbes, le calculateur 14 déduit approximativement par interpolation la durée de vie restante de la batterie.

La précision de l'estimation de la durée de vie restante de la batterie peut être améliorée. Pour ce faire, deux types de vieillissement différents doivent être pris en compte dans la réalisation des cartographies d'estimation de durée de vie à savoir le vieillissement calendaire et le vieillissement en mode d'utilisation.

Le vieillissement calendaire correspond au vieillissement de la batterie 13 même si elle n'est pas en fonctionnement. Il est dû à des réactions électrochimiques qui se produisent entre les matériaux d'électrodes et l'électrolyte. Le vieillissement calendaire est d'autant plus important que la température de stockage est élevée et l'état de charge à laquelle la batterie est stockée est élevé. Par exemple, pour une batterie Li-ion, le vieillissement calendaire correspond à une consommation des ions lithium qui vont former une couche de passivation à l'électrode négative. La couche de passivation nommée SEI, Solid Electrode Interface, entraîne une augmentation de la résistance interne et de l'impédance de la batterie. Comme cette couche SEI consomme des ions lithium pour se former, ces ions lithium ne seront plus échangés entre les électrodes entraînant par conséquent une perte de la capacité. Ainsi, on constate au cours du vieillissement une relation entre la baisse de capacité de la batterie et une augmentation de sa résistance.

Comme la résistance est l'image de la puissance, on constate également une relation entre la perte de capacité et la perte de puissance de la batterie au cours du vieillissement calendaire. Le vieillissement en mode utilisation correspond aux pertes de performances de la batterie lorsqu'elle est en fonctionnement. Par exemple, les matériaux des électrodes subissent des variations de volume lors du fonctionnement, ce qui peut conduire à l'apparition de fissures dans les matériaux d'électrodes, ralentir le cheminement des électrons et donc conduire à l'augmentation de la résistance interne ou à l'impédance de la batterie. Ces fissures provoquent également la perte de sites où les ions peuvent s'insérer, donc une perte de capacité. Par conséquent, au cours de son utilisation, on peut établir une relation entre la perte de la capacité et l'augmentation de la résistance interne. Les essais sur bancs montrent une décroissance beaucoup plus importante de la capacité par rapport à l'augmentation de la résistance interne. La décroissance de la capacité par rapport à l'augmentation de la résistance interne est plus importante en mode roulage que par rapport au mode stockage, pour certaines technologies. La figure 7 montre un exemple de cartographie d'estimation de durée de vie dans laquelle le vieillissement calendaire a été pris en compte. Cette cartographie de la figure 7 est élaborée pour une batterie qui est à un état de charge SoC de 100 % à une température T = 40 °C. La courbe 36, obtenue pour une résistance interne déterminée pendant une durée ts de 30 secondes, un SoC de 500/0 et une température de 40 °C, est tracée selon la fonction y = 1,8776x.

La courbe 37, obtenue pour une résistance interne déterminée pendant une durée ts de 10 secondes, un SoC de 500/0 et une température de 40 °C, est tracée selon la fonction y = 2,0771x. La figure 8 montre un exemple de cartographie d'estimation de durée de vie dans laquelle le vieillissement en mode d'utilisation a été pris en compte. Cette cartographie de la figure 8 est élaborée avec la même batterie que celle de la figure 7 à une température T de 40 °C. La courbe 36, obtenue pour une résistance interne déterminée pendant une durée ts de 30 secondes, un SoC de 500/0 et une température de 40 °C, est tracée selon la fonction y = 1,8389x.

La courbe 37, obtenue pour une résistance interne déterminée pendant une durée ts de 10 secondes, un SoC de 500/0 et une température de 40 °C, est tracée selon la fonction y = 1,3085x. Si on prend l'évolution de la résistance interne (10s) à un état de charge (SOC = 500/0), le coefficient de la courbe 37 est de 2 pour le vieillissement calendaire, et de 1,3 pour le vieillissement en cyclage. Si on prend l'évolution de la résistance interne (30s) à un état de charge (SOC = 500/0), le coefficient de la courbe 36 est de 1,8 pour le vieillissement calendaire, et de 1,8 pour le vieillissement en cyclage. Si on considère dans un exemple que le mode roulage représente environ 80/0 du temps et le mode stockage 920/0 du temps dans la vie d'un véhicule, alors la cartographie d'estimation de la durée de vie de la batterie 13 élaborée est illustrée à la figure 9. La figure 9 montre l'évolution de la résistance interne et de la capacité réelle pendant chacun des modes, mode roulage en durée cumulée et mode parking en durée cumulée. s Si on suppose que la proportion mode roulage/mode parking est la même au cours de la vie d'un véhicule, la cartographie d'estimation de la durée de vie de la batterie obtenue est celle illustrée à la figure 10. Cette figure 10 montre l'évolution de la capacité et de la résistance interne au cours de la durée de vie du véhicule en fonction des effets combinés du Zo mode parking et mode roulage, comme montrés par les courbes en traits pleins: Dans un exemple de réalisation, l'augmentation de la résistance interne de la batterie calculée est de 30°/O. La perte de capacité déduite par le calculateur est de 12°/O. Par exemple, si la batterie avait initialement une 15 capacité nominale de 50 Ah, on en déduit alors que sa capacité réelle est alors de 44 Ah. Selon la cartographie de la figure 10, la durée de vie consommée est de 400/0 et la durée de vie restante estimée de cette batterie est de 60°/O. Dans cet exemple, le critère de fin de vie, correspondant à une durée de vie consommée égale à 100°/O, est fixé sur une perte de 300/0 de la 20 capacité initiale. L'invention ne se limite pas aux modes de réalisation ci-dessus décrits. En particulier, les cartographies peuvent être basées sur les valeurs réelles de la résistance interne au lieu de son pourcentage d'augmentation. De même, le pourcentage de pertes de capacité peut être remplacé par une 25 valeur de capacité. Dans un autre mode de réalisation de l'invention, la grandeur d'estimation de la durée de vie de la batterie 13 est une impédance de la batterie à une ou plusieurs fréquences données, si on dispose d'un générateur embarqué.

Claims

REVENDICATIONS1. Procédé d'estimation d'un état de santé d'une batterie (13) de véhicule automobile intégrée dans une architecture électrique munie d'un circuit électrique (10) à haute tension destiné à alimenter un moteur électrique de traction (11) par l'intermédiaire d'un onduleur (12), dans lequel - on mesure (30, 40) des grandeurs environnementales aux bornes de la batterie, - on détermine (32, 43) une grandeur d'estimation de la durée de vie 10 de la batterie en fonction des grandeurs environnementales mesurées, caractérisé en ce que - on évalue (35, 46) une capacité réelle de la batterie, à partir de la grandeur d'estimation de la durée de vie de la batterie déterminée, - on estime (36, 47) une durée de vie de la batterie au moyen d'une 15 cartographie (38, 39) préétablie reliant des valeurs de la grandeur d'estimation de la durée de vie de la batterie et des valeurs de la capacité réelle à des estimations de durée de vie.
2. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel l'évaluation de la capacité réelle de la batterie comprend les étapes suivantes : 20 - on détermine ((33, 44) un pourcentage d'une augmentation de la grandeur d'estimation de la durée de vie de la batterie par rapport à la valeur de la résistance interne en début de vie de ladite batterie, - on détermine (34, 45) une perte de capacité de la batterie au moyen d'une cartographie (36, 37) préétablie reliant le pourcentage d'une 25 augmentation de la grandeur d'estimation de la durée de vie de la batterie à des pertes de capacité, - on détermine la capacité réelle de la batterie par rapport aux pertes réelles déterminées et à la valeur de la capacité en début de vie de ladite batterie. 30
3. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel un pourcentage de durée de vie de la batterie est estimé au moyen d'une cartographie préétablie reliant une variation de pourcentage de la capacité réelle de la batterie et une variation de pourcentage de la grandeur d'estimation à un pourcentage de durée de vie. 35
4. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel les cartographies sont préétablies en fonction de données relatives à un vieillissement calendaire et/ou à un vieillissement en mode d'utilisation de la batterie. s
5. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la grandeur d'estimation de la durée de vie de la batterie est la résistance interne ou l'impédance de la batterie.
6. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel les grandeurs environnementales mesurées correspondent à la tension, au Zo courant et à la température.
7. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel ledit procédé est exécuté (42) à l'issue d'un compteur à rebours lancé de manière automatique et en boucle et dont la durée est prédéfinie.
8. Système de gestion (14) d'une batterie (13) pour la traction 15 électrique, comportant des moyens de mise en oeuvre d'un procédé d'estimation de la durée de vie de ladite batterie selon l'une des revendications précédentes.
9. Véhicule électrique ou hybride caractérisé en ce qu'il comporte un système de gestion selon la revendication précédente.