FR2976130A1

FR2976130A1 - Method for monitoring energy source e.g. battery, to detect failure and aging of battery of vehicle i.e. car, involves determining electrical performance of cells, and classifying cells according to determined performance

Info

Publication number: FR2976130A1
Application number: FR1154704A
Authority: FR
Inventors: Denis Porcellato
Original assignee: Peugeot Citroen Automobiles SA
Current assignee: PSA Automobiles SA
Priority date: 2011-05-30
Filing date: 2011-05-30
Publication date: 2012-12-07

Abstract

The method involves determining electrical performance of cells of an electrochemical storage of an energy source (105). A current impulse or a sinusoidal current curve is generated (110). The capacity of internal resistance and/or internal impedance of each cell is measured (120). The terminal voltage of each cell is raised. The loss of capacity of each cell of the energy source is determined (125) from the increase in internal resistance and/or the impedance of the cell. The cells are classified according to the determined performance (155). An independent claim is also included for a device for monitoring an energy source to detect failure and aging of an accumulator battery or super-capacitor of a vehicle i.e. car.

Description

PROCEDE ET DISPOSITIF DE SURVEILLANCE D'UNE SOURCE D'ENERGIE La présente invention concerne un procédé et un dispositif de surveillance d'une source d'énergie. Cette invention concerne toutes les sources d'énergie à stockage électrochimiques composées de plusieurs cellules connectées en série. Elle s'applique, en particulier à la détection de défaillance et de vieillissement d'une batterie d'accumulateurs ou de super-condensateurs d'un véhicule, notamment automobile. The present invention relates to a method and a device for monitoring an energy source. This invention relates to all electrochemical storage energy sources composed of several cells connected in series. It applies, in particular to the detection of failure and aging of a storage battery or super-capacitors of a vehicle, especially automobile.

Une des difficultés d'utilisation de ce type de source d'énergie tient à ce que toutes les cellules ne vieillissent pas uniformément et qu'elles peuvent atteindre leur fin de vie avant la fin de vie du véhicule. En effet, les cellules composant la batterie se dégradent à des rythmes différents. La dispersion en capacité et résistance interne des cellules provient notamment de la dispersion inhérente au processus de fabrication et de la différence d'environnement thermique des cellules montées en batterie. Or c'est la cellule la plus faible qui détermine de manière limitative la capacité totale de la batterie. Par exemple, dans le cas d'une batterie Li-ion, lorsqu'une cellule est plus dégradée que les autres, c'est elle qui atteint la tension de coupure la première par exemple aux bas états de charge. Pour des raisons de sécurité, la décharge de la batterie du véhicule est stoppée. A titre d'exemple, pour une batterie de 100 cellules de 50 Ah utilisée pour un véhicule électrique et une tension nominale de la batterie de 360 V. L'énergie de cette batterie est voisine de 18 kWh. Supposons qu'une cellule soit prématurément défaillante et que sa capacité n'est plus que de 30 Ah. La capacité de la batterie sera alors 30 Ah. L'énergie de la batterie qu'elle pourra restituer sera alors voisine de 11 kWh, soit une perte de 40% d'énergie. La puissance restituée par la batterie n'est, en revanche, pas significativement affectée s'il n'y a qu'une cellule défectueuse. La présente invention vise à remédier à ces inconvénients. A cet effet, selon un premier aspect, la présente invention vise un procédé de surveillance d'une source d'énergie à stockage électrochimique composée de plusieurs cellules, caractérisé en ce qu'il comporte : - une étape de détermination d'une performance électrique de chaque cellule et - une étape de classification des cellules en fonction des performances déterminées. Grâce à ces dispositions, on a, non seulement une connaissance de l'état de santé de la batterie dans son ensemble mais également une connaissance de l'état de santé de toutes les cellules la composant. On peut donc décider si la batterie doit être réparée et, le cas échéant, optimiser la réparation de la batterie, en la limitant aux cellules défectueuses. One of the difficulties of using this type of energy source is that all the cells do not age uniformly and that they can reach their end of life before the end of life of the vehicle. Indeed, the cells making up the battery are degraded at different rates. The dispersion in capacity and internal resistance of the cells comes in particular from the dispersion inherent in the manufacturing process and the difference in thermal environment of the cells mounted in a battery. But it is the weakest cell which determines in a limiting way the total capacity of the battery. For example, in the case of a Li-ion battery, when a cell is more degraded than the others, it is it that reaches the cutoff voltage first, for example at low charge states. For safety reasons, the discharge of the vehicle battery is stopped. For example, for a battery of 100 cells of 50 Ah used for an electric vehicle and a nominal battery voltage of 360 V. The energy of this battery is close to 18 kWh. Suppose a cell is prematurely faulty and its capacity is only 30 Ah. The capacity of the battery will then be 30 Ah. The energy of the battery that it can restore will be close to 11 kWh, a loss of 40% of energy. The power returned by the battery is, however, not significantly affected if there is only one defective cell. The present invention aims to remedy these disadvantages. For this purpose, according to a first aspect, the present invention provides a method of monitoring an electrochemical storage energy source composed of several cells, characterized in that it comprises: a step of determining an electrical performance each cell and - a step of classifying the cells according to the determined performances. Thanks to these provisions, one has not only a knowledge of the state of health of the battery as a whole but also a knowledge of the state of health of all the cells composing it. We can therefore decide whether the battery needs to be repaired and, if necessary, optimize the repair of the battery, limiting it to the defective cells.

En effet, si les cellules ont vieilli uniformément, il n'y a pas lieu de réparer la batterie mais il faut alors la changer. Si par contre, seules quelques unes des cellules ont des performances significativement inférieures à celles de la moyenne des cellules, il est intéressant d'envoyer la batterie en réparation pour : soit remplacer les cellules défectueuses par des cellules neuves ou usagées ou soit former une dérivation (« by-pass ») autour des cellules défectueuses. Selon des caractéristiques particulières, l'étape de détermination comporte une étape de mesure de capacité, de résistance interne et/ou d'impédance interne de chaque cellule. Selon des caractéristiques particulières, au cours de l'étape de mesure, on génère une impulsion de courant ou une courbe de courant sinusoïdale, on relève la tension aux bornes de chaque cellule et on détermine la résistance interne et/ou l'impédance interne de chaque cellule de la source d'énergie. En effet, la mesure de la tension et la connaissance de l'intensité qui traverse la batterie permettent de déterminer la résistance interne de chaque cellule. Le signal en courant peut également être une sinusoïde à une certaine fréquence dans le but de déterminer l'impédance de la batterie et de chaque cellule la constituant. Selon des caractéristiques particulières, l'étape de détermination de performances électriques comporte une étape de détermination de la perte de capacité de chaque cellule de la source d'énergie à partir de l'augmentation de la résistance interne et/ou de l'impédance de ladite cellule. Selon des caractéristiques particulières, l'étape de détermination de performances électriques comporte une étape de détermination d'un état de santé de chaque cellule de la source d'énergie, à partir de valeurs de résistance interne et/ou d'impédance des cellules et de la source neuve. Indeed, if the cells have aged uniformly, there is no need to repair the battery but it must then change. If, on the other hand, only some of the cells have significantly lower performances than the average of the cells, it is advantageous to send the battery under repair to: either replace the defective cells with new or used cells or form a bypass ("By-pass") around defective cells. According to particular characteristics, the determination step comprises a step of measuring capacitance, internal resistance and / or internal impedance of each cell. According to particular characteristics, during the measurement step, a current pulse or a sinusoidal current curve is generated, the voltage at the terminals of each cell is measured and the internal resistance and / or the internal impedance of the cell are determined. each cell of the energy source. Indeed, the measurement of the voltage and the knowledge of the intensity which passes through the battery make it possible to determine the internal resistance of each cell. The current signal may also be a sinusoid at a certain frequency for the purpose of determining the impedance of the battery and each cell constituting it. According to particular features, the step of determining electrical performance comprises a step of determining the loss of capacity of each cell of the energy source from the increase of the internal resistance and / or the impedance of said cell. According to particular features, the step of determining electrical performance comprises a step of determining a state of health of each cell of the energy source, from values of internal resistance and / or impedance of the cells and from the new source.

Ainsi on dispose d'une cartographie de l'état de santé en résistance interne, en impédance interne et/ou en capacité de chaque cellule constituant la source d'énergie. Selon des caractéristiques particulières, au cours de l'étape de classification, à chaque état de vieillissement Etat j, on classe les cellules i, par exemple en fonction de l'écart Eij entre Rij, valeur de la résistance de la cellule i à l'état de vieillissement j, à la moyenne arithmétique Rij de l'ensemble des cellules à l'état de vieillissement j. Selon des caractéristiques particulières, au cours de l'étape de classification, à chaque état de vieillissement Etat j, on classe les cellules i en comparant, pour chaque cellule i, le ratio Fij, Fij = Eij/Sj ou bien Fij = IEij-Sjl /Sj, où Ixl représente la valeur absolue de x. Thus, a map of the state of health of internal resistance, internal impedance and / or capacity of each cell constituting the energy source is available. According to particular characteristics, during the classification step, at each state of aging state j, the cells i are classified, for example as a function of the difference Eij between Rij, the value of the resistance of the cell i to l aging state j, to the arithmetic average Rij of all the cells in the aging state j. According to particular characteristics, during the classification stage, at each state of aging State j, cells i are classified by comparing, for each cell i, the ratio Fij, Fij = Eij / Sj or else Fij = IEij- Sjl / Sj, where Ix1 represents the absolute value of x.

On note que, pour chaque état de vieillissement j, Sj mesure la dispersion des valeurs de résistances Rij des n cellules autour de la moyenne arithmétique. It is noted that, for each state of aging j, Sj measures the dispersion of the resistance values Rij of n cells around the arithmetic mean.

Sj= (Rij - RW Sj = (Rij - RW

Selon des caractéristiques particulières, le procédé objet de la présente invention comporte une étape d'entrée de l'autonomie souhaitée par un utilisateur, une étape de détermination d'une valeur limite de capacité de la batterie et des cellules, en fonction de ladite autonomie, une étape de détermination d'une valeur limite de résistance de chaque cellule et une étape de détermination de chaque cellule dont la résistance franchit ladite valeur limite de résistance. Selon un deuxième aspect, la présente invention vise un dispositif de surveillance d'une source d'énergie à stockage électrochimique composée de plusieurs cellules, caractérisé en ce qu'il comporte : - un moyen de mesure d'une performance électrique de chaque cellule et - un moyen de classification des cellules en fonction de leurs performances mesurées. According to particular features, the method that is the subject of the present invention comprises a step of entering the autonomy desired by a user, a step of determining a limit value of the capacity of the battery and the cells, as a function of said autonomy. , a step of determining a resistance limit value of each cell and a step of determining each cell whose resistance crosses said resistance limit value. According to a second aspect, the present invention relates to a device for monitoring an electrochemical storage energy source composed of several cells, characterized in that it comprises: a means for measuring an electrical performance of each cell and a means of classifying the cells according to their measured performances.

Selon un troisième aspect, la présente invention vise un véhicule automobile qui comporte le dispositif de surveillance objet de la présente invention. Les avantages, buts et caractéristiques de ce dispositif et de ce véhicule automobile étant similaires à ceux du procédé objet de la présente invention, ils ne sont pas rappelés ici. D'autres avantages, buts et caractéristiques de la présente invention ressortiront de la description qui va suivre faite, dans un but explicatif et nullement limitatif, en regard des dessins annexés, dans lesquels : la figure 1 représente, sous forme d'un logigramme, des étapes mises en oeuvre dans un mode de réalisation particulier du procédé objet de la présente invention, la figure 2 représente, schématiquement, un circuit électrique mettant en oeuvre le procédé objet de la présente invention, dans un mode de réalisation particulier du dispositif objet de la présente invention, les figures 3 et 4 représentent, schématiquement, des variations temporelles de courant mises en oeuvre dans un mode de réalisation particulier du procédé objet de la présente invention, - la figure 5 représente, schématiquement, un mode de réalisation particulier du dispositif objet de la présente invention, adapté à un véhicule automobile à motorisation hybride, - la figure 6 représente, schématiquement, un mode de réalisation particulier du dispositif objet de la présente invention, adapté à un véhicule automobile à motorisation électrique et la figure 7 représente, schématiquement, un circuit électronique incorporé dans l'un des modes de réalisation du dispositif objet de la présente invention illustré en figures 5 ou 6. D'une manière générale, la présente invention concerne toutes les sources de stockage électrochimiques composées de plusieurs cellules connectées en série (Batterie et supercondensateurs). Dans la suite de la description, le terme de « batterie » recouvre donc toutes ces sources d'énergie électrique destinées à fournir de l'énergie électrique à une machine électrique, notamment pour mettre en mouvement un véhicule automobile. Dans la suite de la description, on considère principalement, à titre d'exemple non limitatif, un véhicule automobile équipé d'une batterie Li-ion constituée de cellules mises en série. Dans une batterie Li-ion, chaque cellule comporte un monitoring en tension pour des raisons de sécurité. En effet la tension de chaque cellule ne doit franchir ni une valeur limite haute, ni une valeur limite basse. Ces valeurs limites de tension, sont des limites de sécurité et les dépasser est considéré comme un disfonctionnement. According to a third aspect, the present invention relates to a motor vehicle which comprises the monitoring device object of the present invention. The advantages, aims and characteristics of this device and of this motor vehicle being similar to those of the method that is the subject of the present invention, they are not recalled here. Other advantages, aims and features of the present invention will emerge from the description which follows, for an explanatory and non-limiting purpose, with reference to the appended drawings, in which: FIG. 1 represents, in the form of a logic diagram, the steps implemented in a particular embodiment of the method that is the subject of the present invention, FIG. 2 schematically represents an electrical circuit implementing the method that is the subject of the present invention, in a particular embodiment of the device that is the subject of the invention. 3 and 4 show diagrammatically current time variations implemented in a particular embodiment of the method which is the subject of the present invention; FIG. 5 is a schematic representation of a particular embodiment of the device; object of the present invention, adapted to a motor vehicle with hybrid drive, - Figure 6 represents, schematically, a particular embodiment of the device which is the subject of the present invention, adapted to a motor vehicle with electric motorization; and FIG. 7 schematically represents an electronic circuit incorporated in one of the embodiments of the device object of the present invention. The present invention relates to all electrochemical storage sources composed of several cells connected in series (battery and supercapacitors). In the remainder of the description, the term "battery" thus covers all these sources of electrical energy intended to supply electrical energy to an electric machine, in particular to set a motor vehicle in motion. In the remainder of the description, reference is made primarily, by way of non-limiting example, to a motor vehicle equipped with a Li-ion battery consisting of cells placed in series. In a Li-ion battery, each cell has a voltage monitoring for security reasons. Indeed, the voltage of each cell must not cross either a high limit value or a low limit value. These voltage limit values are safety limits and exceeding them is considered a malfunction.

Comme illustré en figure 1, dans un mode de réalisation particulier, le procédé de surveillance d'une source d'énergie à stockage électrochimique composée de plusieurs cellules, comporte : - une étape 105 de détermination d'une performance électrique de chaque cellule et - une étape 155 de classification des cellules en fonction des performances déterminées. Préférentiellement, la mesure de performance concerne la capacité, la résistance interne et/ou l'impédance interne de chaque cellule. A cet effet, au cours d'une étape 110, on génère une impulsion de courant ou une sinusoïde et, au cours d'une étape 115, on mesure la tension aux bornes de chaque cellule. As illustrated in FIG. 1, in a particular embodiment, the method for monitoring an electrochemical storage energy source composed of several cells comprises: a step 105 of determining an electrical performance of each cell and a step 155 of classification of the cells according to the determined performances. Preferably, the performance measure relates to the capacity, the internal resistance and / or the internal impedance of each cell. For this purpose, during a step 110, a current pulse or a sinusoid is generated and, during a step 115, the voltage at the terminals of each cell is measured.

Puis, au cours d'une étape 120, on détermine avec cette mesure et la valeur de l'intensité du courant, la résistance interne ou l'impédance interne de chaque cellule grâce à un algorithme mis en oeuvre par un calculateur BMS (acronyme de Battery Management System) de gestion de la batterie (voir figures 5 à 7). On obtient, par cette méthode, une connaissance de l'augmentation de la résistance interne de toutes les cellules composant la batterie. Then, during a step 120, with this measurement and the value of the intensity of the current, the internal resistance or the internal impedance of each cell is determined by means of an algorithm implemented by a BMS calculator (acronym for Battery Management System) (see Figures 5 to 7). By this method, we obtain a knowledge of the increase of the internal resistance of all the cells composing the battery.

On note que le signal en courant peut également prendre la forme d'une sinusoïde à une fréquence prédéterminée pour déterminer l'impédance de la batterie et de chaque cellule la constituant. La demande de brevet français publiée sous le numéro 2 920 884 décrit une méthode pour générer un courant sous forme d'impulsion ou de sinusoïde. Note that the current signal can also take the form of a sinusoid at a predetermined frequency to determine the impedance of the battery and each cell constituting it. French patent application published under No. 2,920,884 describes a method for generating a current in the form of a pulse or sinusoid.

Comme illustré en figure 2, un onduleur 210 comprend généralement des associations 215 d'un transistor et d'une diode qui génèrent un courant triphasé. Ce courant triphasé est fourni à une machine électrique 205 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 et d'une inductance propres à chaque phase U, V ou W du courant triphasé. L'intensité du courant est générée par l'onduleur 210, la machine électrique 205 étant en mode « Parking ». L'onduleur 210 est utilisé dans un mode particulier dit « monophasé ». Plus précisément, seuls quatre transistors sont utilisés et ne concernent qu'une phase (par exemple UV) pour générer une sollicitation de décharge sur la batterie. Le pilotage de l'onduleur 210 n'entraîne pas la rotation de l'inertie moteur. La charge, vue par l'onduleur 210, se limite alors à la mise en série d'une inductance Luv et d'une résistance Ruv proportionnelles respectivement à l'inductance L et à la résistance R des bobinages de chaque phase (par exemple, Luv=2L et Ruv=2R dans le cas d'un montage en étoile). L'onduleur 210 se limite alors à un pont en H dont la charge est l'association en série de l'inductance Luv et de la résistance Ruv- On décrit, ci-dessous deux méthodes pour déterminer la résistance interne d'une cellule de batterie, en regard des figures 3 et 4. As illustrated in FIG. 2, an inverter 210 generally comprises associations 215 of a transistor and a diode that generate a three-phase current. This three-phase current is supplied to an electrical machine 205 whose equivalent electrical representation is a star circuit with three branches. Each of these branches then presents itself as a series connection of a resistor and inductance specific to each phase U, V or W of the three-phase current. The intensity of the current is generated by the inverter 210, the electrical machine 205 being in "Parking" mode. The inverter 210 is used in a particular mode called "single phase". Specifically, only four transistors are used and only one phase (eg UV) to generate a discharge bias on the battery. The control of the inverter 210 does not cause the rotation of the motor inertia. The load, seen by the inverter 210, is then limited to the series connection of an inductance Luv and a resistor Ruv respectively proportional to the inductance L and the resistor R of the coils of each phase (for example, Luv = 2L and Ruv = 2R in the case of star mounting). The inverter 210 is then limited to an H bridge whose load is the series association of the inductance Luv and the resistance Ruv-On, hereinafter described two methods for determining the internal resistance of a cell. battery, with reference to FIGS. 3 and 4.

Dans la première, on réalise une impulsion 255 en partant d'un courant Il nul, on mémorise la tension U, correspondante, on applique le courant I pendant une durée ts. A la fin de cette durée ts, on mesure la tension U2. Puis on applique la formule : R (ts) _ I U2 - U, 1 / 12 Dans la deuxième méthode, plus simple à réaliser sur un véhicule, un courant 12 est appliqué pendant une durée prédéfinie. A la fin de cette durée prédéfinie, on annule le courant 1 260. A 1' instant où 1 s'annule, on mémorise la mesure de tension U2. Après une durée ts, on mémorise la mesure U, de la tension, le courant 1 étant toujours nul. Puis, on applique la formule : R (ts) _ I U2 - U, 1 / 12 Pour chaque cellule, on détermine ainsi une valeur de résistance interne ou de l'impédance. A partir de la mesure de cette caractéristique et en la comparant à la caractéristique de la batterie neuve, au cours d'une étape 125, on détermine une perte de capacité de chaque cellule constituant la batterie. Puis, au cours d'une étape 130, on détermine l'état de santé (ou « SOH ») de chaque cellule constituant la batterie. Par exemple, on met en oeuvre, à cet effet, la méthode décrite dans la demande de brevet français publiée sous le numéro 2 826 457. Pour estimer l'état de santé de la batterie, le calculateur BMS de gestion de la batterie comporte, entre autres, une mémoire programme et une mémoire de données connectées à un microprocesseur par un bus de communication, comme illustré en figures 5 à 7. In the first embodiment, a pulse 255 is produced starting from a current I 0, the corresponding voltage U is stored, the current I is applied for a duration ts. At the end of this duration ts, the voltage U2 is measured. Then we apply the formula: R (ts) _I U2 - U, 1/12 In the second method, simpler to perform on a vehicle, a current 12 is applied for a predefined period. At the end of this predefined period, the current 1260 is canceled. At the instant when 1 is canceled, the voltage measurement U2 is stored. After a duration ts, the measurement U of the voltage is stored, the current 1 always being zero. Then, one applies the formula: R (ts) _ I U2 - U, 1/12 For each cell, one thus determines an internal resistance value or of the impedance. From the measurement of this characteristic and comparing it to the characteristic of the new battery, during a step 125, a loss of capacity of each cell constituting the battery is determined. Then, during a step 130, the state of health (or "SOH") of each cell constituting the battery is determined. For example, the method described in the French patent application published under No. 2,826,457 is used for this purpose. In order to estimate the state of health of the battery, the battery management computer BMS comprises, among others, a program memory and a data memory connected to a microprocessor by a communication bus, as illustrated in FIGS. 5 to 7.

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 BMS sont ordonnées par le microprocesseur. Le microprocesseur produit, en réponse aux codes instructions enregistrés dans la mémoire programme, des ordres destinés à évaluer un état de santé de la batterie. La mémoire 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 des cellules de la batterie. Au cours de l'étape 125, pour déterminer les pertes de la capacité d'une cellule de batterie à partir de l'augmentation de la résistance interne ou de l'impédance, le calculateur BMS reçoit des mesures de grandeurs environnementales, de courant, de température et de tension de la cellule et les met en mémoire. Puis, le calculateur BMS effectue une estimation de l'état de charge SOC de la batterie en utilisant les mesures de courant, de tension et de température relatives à la batterie de traction ainsi qu'une mesure de température relative à la machine électrique pour estimer l'état de charge qui permet de gérer les flux d'énergie dans la chaîne de traction du véhicule. 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. In the description, actions are provided to devices or programs, that is to say that these actions are performed by a microprocessor of this apparatus or the apparatus comprising the program, said microprocessor being then controlled by instruction codes recorded in a program. memory of the device. These instruction codes make it possible to implement the means of the apparatus and thus to carry out the action undertaken. The actions carried out by the BMS calculator are ordered by the microprocessor. The microprocessor generates, in response to the instruction codes stored in the program memory, commands for evaluating a state of health of the battery. The program memory is divided into several zones, each zone corresponding to a function or an operating mode of the program for estimating the state of health of the cells of the battery. During step 125, in order to determine the losses of the capacity of a battery cell from the increase of the internal resistance or of the impedance, the BMS computer receives measurements of environmental quantities, of current, temperature and voltage of the cell and puts them in memory. Then, the BMS calculator makes an estimation of the state of charge SOC of the battery by using the current, voltage and temperature measurements relating to the traction battery as well as a measurement of the temperature relative to the electric machine to estimate the state of charge which makes it possible to manage the energy flows in the traction chain of the vehicle. The state of charge SOC is based on the actual capacity of the battery at every moment. The estimate of this state of charge SOC is the percentage of capacity of the battery which is stored in said battery in relation to the capacity of the battery when it is fully charged.

SOC = (quantité d'électricité contenue dans la batterie à l'instant t / capacité de la batterie) * 100 Le calculateur BMS met à jour l'état de charge SOCi de chaque cellule i de la batterie selon la formule suivante : SOC; (t) = (SOC;o - (I I / C; dt) * 100) où SOC; (t) : état de charge à l'instant t SOC;o : état de charge à l'instant initial t=0 C; : Capacité de la batterie Ç i dt : quantité d'électricité qui a traversé la batterie pendant la durée t. On donne, ci-après, plusieurs méthodes d'estimation de l'état de santé SOH de la batterie. A l'issue d'une durée prédéterminée, le calculateur BMS calcule une estimation de la durée de vie de la batterie. Dans un mode de réalisation, cette estimation découle de la mesure de la résistance interne de chaque cellule de la batterie pour le SOC estimé et la température mesurée. La durée prédéterminée est, par exemple, d'un mois. Le calculateur BMS détermine le pourcentage de l'augmentation de la résistance de chaque cellule par rapport à sa valeur en début de vie, dans les mêmes conditions de température, d'état de charge et en suivant la même procédure d'évaluation, niveau d'intensité de courant et durée pendant laquelle cette intensité est appliquée. En effet, connaissant la valeur initiale de la résistance interne à SOC = Xt % et T = Yt°C, le calculateur BMS détermine l'augmentation de résistance interne de chaque cellule à SOC = Xt % et à T = Yt°C depuis le début de vie de la batterie. Le tableau rassemblant l'évolution de la caractéristique de résistance interne de chacune des cellules est ainsi renseigné. Puis, le calculateur BMS estime la perte de capacité de chaque cellule de la batterie. Cette perte de capacité est estimée à partir des abaques, préenregistrés dans une mémoire de données. Ces abaques illustrent une relation entre l'augmentation de la résistance interne de la batterie et sa perte de capacité. SOC = (quantity of electricity contained in the battery at the instant t / capacity of the battery) * 100 The BMS calculator updates the state of charge SOCi of each cell i of the battery according to the following formula: SOC; (t) = (SOC; o - (I I / C; dt) * 100) where SOC; (t): state of charge at time t SOC, o: state of charge at initial time t = 0 C; : Battery capacity Çi dt: amount of electricity that has passed through the battery for the duration t. Several methods of estimating the state of health SOH of the battery are given below. At the end of a predetermined duration, the BMS calculator calculates an estimate of the lifetime of the battery. In one embodiment, this estimate is derived from the measurement of the internal resistance of each cell of the battery for the estimated SOC and the measured temperature. The predetermined duration is, for example, one month. The BMS calculator determines the percentage of the increase of the resistance of each cell with respect to its value at the beginning of life, under the same conditions of temperature, state of charge and following the same evaluation procedure, level d current intensity and duration during which this intensity is applied. Indeed, knowing the initial value of the internal resistance to SOC = Xt% and T = Yt ° C, the BMS calculator determines the increase in internal resistance of each cell at SOC = Xt% and at T = Yt ° C since early life of the battery. The table gathering the evolution of the internal resistance characteristic of each of the cells is thus indicated. Then, the BMS calculator estimates the loss of capacity of each cell of the battery. This loss of capacity is estimated from the charts, prerecorded in a data memory. These graphs illustrate a relationship between the increase in the internal resistance of the battery and its loss of capacity.

Pour déterminer ces abaques, 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 30 % par rapport à sa valeur initiale, - la perte de puissance maximale de la batterie a atteint 30 % 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 30% varie d'une technologie de batterie à une autre. Les abaques d'évolution de la résistance interne et de la capacité sont élaborés à partir d'essais sur bancs représentatifs d'une utilisation réelle en mode roulage et mode parking. Ainsi, il est préenregistré dans la mémoire de données au moins un abaque ou une relation mathématique destinée à caractériser la relation entre les pertes de capacité et l'augmentation de la résistance interne d'une cellule de batterie déterminée pendant une durée ts à SOC = X % et T = Y°C. Dans un exemple, plusieurs abaques sont enregistrés dans la mémoire de données. Chaque abaque est déterminé pour une durée ts, un état de charge SOC et une température T donnés. Par exemple, les abaques peuvent être déterminés pour une durée ts pouvant prendre les valeurs de 1 s, 5 s, 10 s, 18 s, 30 s ..., un état de charge équivalant à 100 %, 90 %, ... 0 % et une température de l'ordre de 40°C, 30°C, 20°C, 10°C, 0°C, -10°C, -20°C, -30°C. To determine these charts, it was considered that the end of the life of a battery is estimated generally as soon as one of the following two criteria is reached: - the loss of capacity of the battery is 30% compared to at its initial value, - the maximum power loss of the battery has reached 30% of its initial value. The end-of-life criterion based on the maximum power is generally converted into an increase in the internal resistance, image of the power. The percentage increase in internal resistance for a 30% capacity loss varies from one battery technology to another. The charts of evolution of the internal resistance and the capacitance are elaborated from tests on banks representative of a real use in mode rolling and parking mode. Thus, it is prerecorded in the data memory at least one abacus or a mathematical relationship for characterizing the relationship between the losses of capacity and the increase of the internal resistance of a battery cell determined for a duration ts SOC = X% and T = Y ° C. In one example, several charts are stored in the data memory. Each chart is determined for a duration ts, a state of charge SOC and a given temperature T. For example, the charts can be determined for a duration ts that can take the values of 1 s, 5 s, 10 s, 18 s, 30 s ..., a state of charge equivalent to 100%, 90%, ... 0% and a temperature of the order of 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 interne d'une cellule en décharge à SOC = X%, T = Y°C ainsi que des données d'initialisation de la résistance interne d'une cellule en charge à SOC = X %,T=Y°C. En se reportant aux abaques préenregistrés, le calculateur BMS déduit la perte de capacité de chaque cellule de batterie. Ainsi, en mesurant la valeur de la résistance interne d'une cellule de batterie au cours de sa vie, on peut en déduire la perte de capacité de cette cellule. Puis, le calculateur BMS estime la capacité réelle de la batterie, qui 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 précédemment. Des valeurs initiales de la capacité de la batterie sont enregistrées dans la mémoire de données pour respectivement différentes températures T prédéfinies. Dans toute la description, j représente l'état de vieillissement. %X représente X exprimé en pourcentage. La mesure de résistance interne est effectuée, la batterie se trouvant à l'état charge, SOC = Yj% et à la température T = Tj. Rij est la mesure de la résistance de la cellule i à l'état de vieillissement j, RBj est la mesure de la résistance de la batterie mesurée à ses bornes à l'état de vieillissement j. On note que RBj, résistance de la batterie à l'état de vieillissement j, est déterminée, par la mesure de la tension aux bornes de la batterie. Cij est la mesure de la capacité de la cellule i à l'état de vieillissement j. CBj est la capacité de la batterie à l'état de vieillissement j. On renseigne alors le tableau suivant : 25 On suppose que la conversion entre évolution de la résistance interne et l'état de 30 santé est connue. Par exemple, pour certaines technologies de batterie, une cellule peut être considérée en fin de vie lorsque sa résistance interne a augmenté de x%, x% = 100% par exemple. Un exemple d'algorithme simple pour déterminer l'état de santé d'une cellule ou d'une batterie complète à partir de l'évolution de sa résistance interne, est d'effectuer une simple règle de 3. Ainsi dans notre exemple où l'on considère que la fin de vie est atteinte 35 lorsque la résistance interne a augmenté de 100%, si %Rij (%) est l'augmentation de la résistance interne de la cellule i et SOHij, son état de santé à l'état de vieillissement Etat j : SOHij = (100 - %Rij) (%) avec %Rij = [(Rij - RiO) / RiO] * 100 Etat de vieillissement : Etat j Etat de charge : SOC=Yj Température : T = Tj Rij %Rij %Cij Cellule 1 R1j %Rij %C1j Cellule 2 Cellule i Rij %Rij %Cij Cellule n Rnj %Rnj %Cnj Batterie RBj %RBj %CBj 15 35 Une cartographie d'état de santé des cellules est alors déterminée selon le tableau suivant : Etat de vieillissement : Etat j Etat de charge : SOC=Yj% Température : T = Tj Rij % Rij % Cij SOHij Cellule 1 R1j % R1j % C1j SOH1j Cellule 2 Cellule i Rij %Rij %Cij SOHij Cellule n Rnj % Rnj % Cnj SOHnj Batterie RBj %RBj %CBj SOHBj effectuée : Etat de vieillissement : Etat j Etat de charge : SOC=Yj% Température : T = Tj Rij % Rij % Cij SOHij Cellule 1 Cellule 2 Cellule i Rij %Rij %Cij SOHij Cellule n Batterie RBj %RBj %CBj SOHBj Rio est la résistance de la cellule à l'état neuf. RiO et Rij doivent être prises dans les mêmes conditions de température et d'état de charge. Ceci suppose donc que les cartographies RiO (T, SOC) à différentes T et différents SOC soient préalablement rentrées dans la mémoire du calculateur BMS. 10 SOHBj est l'état de santé de la batterie complète à l'état de vieillissement j déterminé par exemple à partir de l'évolution de la résistance interne de la batterie. Pour réaliser l'étape 155, au cours d'une étape 160, on effectué un relevé d'états de 20 charges et de températures. L'état de charge dans lequel se trouve la batterie, et la température T = Tj, sont relevés. Comme exposé ci-dessus, R;; est la mesure de la résistance de la cellule i à l'état de vieillissement j, RBj est la mesure de la résistance de la batterie mesurée à ses bornes à l'état de vieillissement j. Au cours d'une étape 165, on renseigne un tableau pour chaque état de vieillissement j, à fréquence par exemple 25 mensuelle, pour lequel la mesure de résistance interne de chaque cellule et de la batterie est 30 On choisit parmi les caractéristiques, résistance interne ou impédance, capacité, état de santé celle qu'on décide de suivre. Dans la suite, on prend par exemple la résistance interne. A chaque état de vieillissement Etat j, au cours d'une étape 170, on classe les cellules i, par exemple en fonction de l'écart E;; entre R;;, valeur de la résistance de la cellule i à l'état de vieillissement j, à la moyenne arithmétique de l'ensemble des valeurs R;; pour les cellules à l'état de vieillissement j. Soit Eij = IRij - Rijl avec Rij=1/n Y Rij In the data memory are also stored data of initialization of the internal resistance of a cell discharged at SOC = X%, T = Y ° C as well as data of initialization of the internal resistance of a cell. charge at SOC = X%, T = Y ° C. Referring to the pre-recorded charts, the BMS calculator deduces the loss of capacity of each battery cell. Thus, by measuring the value of the internal resistance of a battery cell during its lifetime, it can be deduced the loss of capacity of this cell. Then, the BMS calculator estimates the actual capacity of the battery, which corresponds to the difference between an initial value of the capacity Co (Yt) at the temperature T = Y ° C and the loss of capacity estimated previously. Initial values of the battery capacity are stored in the data memory for different predefined T temperatures, respectively. Throughout the description, j represents the state of aging. % X represents X expressed as a percentage. The internal resistance measurement is carried out, the battery being in charge state, SOC = Yj% and at the temperature T = Tj. Rij is the measurement of the resistance of the cell i to the state of aging j, RBj is the measurement of the resistance of the battery measured at its terminals in the state of aging j. It is noted that RBj, resistance of the battery in the state of aging j, is determined by measuring the voltage at the terminals of the battery. Cij is the measure of the capacity of the cell i in the state of aging j. CBj is the capacity of the battery in the state of aging j. The following table is then given: It is assumed that the conversion between evolution of the internal resistance and the state of health is known. For example, for some battery technologies, a cell can be considered at the end of its life when its internal resistance has increased by x%, for example x% = 100%. An example of a simple algorithm to determine the state of health of a cell or a complete battery from the evolution of its internal resistance, is to make a simple rule of 3. Thus in our example where the end of life is considered to be reached when the internal resistance has increased by 100%, if% Rij (%) is the increase of the internal resistance of cell i and SOHij, its state of health at the state Aging state j: SOHij = (100 -% Rij) (%) with% Rij = [(Rij - RiO) / RiO] * 100 Aging state: State j Charge state: SOC = Yj Temperature: T = Tj Rij % Rij% Cij Cell 1 R1j% Rij% C1j Cell 2 Cell i Rij% Rij% Cij Cell n Rnj% Rnj% Cnj Battery RBj% RBj% CBj 15 35 A health status map of the cells is then determined according to the table next: State of aging: State j State of charge: SOC = Yj% Temperature: T = Tj Rij% Rij% Cij SOHij Cell 1 R1j% R1j% C1j SOH1j Cell 2 Cell i Rij% Rij% Cij SOHij Cell n Rnj% Rnj% Cnj SOHnj Battery RBj% RBj% CBj SOHBj performed: Aging state: State j Charge state: SOC = Yj% Temperature: T = Tj Rij% Rij% Cij SOHij Cell 1 Cell 2 Cell i Rij% Rij% Cij SOHij Cell n Battery RBj% RBj% CBj SOHBj Rio is the resistance of the cell in new condition. RiO and Rij must be taken under the same conditions of temperature and state of charge. This therefore assumes that the maps RiO (T, SOC) at different T and different SOCs are previously entered in the memory of the BMS calculator. SOHBj is the state of health of the complete battery in the state of aging determined for example from the evolution of the internal resistance of the battery. In order to carry out step 155, during a step 160, a state report of 20 charges and temperatures is carried out. The state of charge in which the battery is located, and the temperature T = Tj, are recorded. As stated above, R; is the measurement of the resistance of the cell i to the state of aging j, RBj is the measurement of the resistance of the battery measured at its terminals in the state of aging j. During a step 165, a table is given for each aging state j, for example at monthly frequency, for which the internal resistance measurement of each cell and of the battery is selected. or impedance, capacity, state of health which one decides to follow. In the following, we take for example the internal resistance. At each state of aging state j, during a step 170, cells i are classified, for example as a function of the difference E ;; between R ;;, the value of the resistance of the cell i in the state of aging j, to the arithmetic mean of the set of values R i; for cells in the aging state j. Let Eij = IRij - Rijl with Rij = 1 / n Y Rij

A chaque état de vieillissement Etat j, une autre manière de classer les cellules i, est de les classer en comparant, pour chaque cellule i, l'écart entre R;; et l'écart type S qui mesure de dispersion des valeurs autour de leur moyenne arithmétique. On note F;; ce rapport : Fi.=E;;/ Si ou bien F;; = I (Eij - Si) I / Si * 100 (%) avec Si = racine carrée de la somme des carrés des différences entre les valeurs R;; et la moyenne arithmétique des valeurs R;; pour les cellules à l'état de vieillissement j. At each state of aging state j, another way of classifying cells i is to classify them by comparing, for each cell i, the difference between R; and the standard deviation S which measures the dispersion of values around their arithmetic mean. We denote F ;; this ratio: Fi. = E ;; / Si or F ;; = I (Eij - Si) I / Si * 100 (%) with Si = square root of the sum of the squares of the differences between the R; and the arithmetic mean of the R values; for cells in the aging state j.

Sj= (Rij - R Pour chaque Etat de vieillissement j, on relève l'état de charge SOC et la température, et on renseigne le tableau suivant : Etat de vieillissement : Etat j Etat de charge : SOC=Yj% Rij Eij ou Fij Température : T = Tj ..... Cellule 1 Cellule i ..... Cellule n ..... Sj = (Rij - R For each state of aging j, one notes the state of charge SOC and the temperature, and one informs the following table: State of aging: State j State of charge: SOC = Yj% Rij Eij or Fij Temperature: T = Tj ..... Cell 1 Cell i ..... Cell n .....

Résistance Batterie RBj Puis, on classe les cellules, par exemple dans l'ordre décroissant des valeurs de R;; et, par conséquent, de E;; ou de T;;. Pour chaque état de vieillissement Etat j, ce tableau est enregistré au cours de l'étape 170. Au cours d'une étape 175, on détermine une valeur limite Ej ou Fj pour le traitement ultérieur des valeurs R;;. Par exemple, cette valeur limite est fonction de l'intervalle dans lequel se situe l'état de santé de la batterie SOHBj et donc l'intervalle dans lequel est compris RB;, mesuré à un état de charge SOC = Yj% et la température T = Tj.. Une autre méthode de procéder consiste à déterminer directement une valeur limite de Rij en fonction de l'intervalle dans lequel se situe l'état de santé de la batterie. Dans la première méthode, le seuil est fixé par rapport à la dispersion des cellules, alors que dans la seconde méthode, le seuil est fixé sur une valeur limite de la résistance interne. On considère les cellules i dont la valeur R;; ou E;; ou Ti; est supérieure à cette valeur limite, comme étant prématurément dégradées par rapport à la moyenne des autres cellules. On donne, ci-après, des exemples de méthodes de détermination de la valeur limite R. ou E; ou Ti. Resistance Battery RBj Then, the cells are classified, for example in descending order of the values of R ;; and, therefore, of E ;; or T ;;. For each state of aging state j, this table is recorded during step 170. During a step 175, a limit value Ej or Fj is determined for the subsequent processing of the values R ;;. For example, this limit value is a function of the interval in which the state of health of the battery SOHBj is located and therefore the interval in which RB is included, measured at a state of charge SOC = Yj% and the temperature Another method of proceeding is to directly determine a limit value of Rij according to the interval in which the state of health of the battery is located. In the first method, the threshold is fixed with respect to the dispersion of the cells, whereas in the second method, the threshold is fixed on a limit value of the internal resistance. Consider the cells i whose R value; or E ;; or Ti; is greater than this limit value, as being prematurely degraded relative to the average of the other cells. Examples of methods for determining the limit value R or E are given below; or Ti.

Dans le premier exemple, la valeur limite R; ou E; ou Ti est fixée sur les n cellules les plus dégradées à partir du classement par rapport à R;;, E;; ou T;;. Supposons le cas où les n cellules dégradées sont remplacées par des cellules neuves ou au moins dans l'état de la cellule classée n+1, c'est-à-dire, la cellule non dégradée dont la valeur de caractéristique est la plus proche de la valeur limite. L'autonomie de la batterie Li-ion va alors être donnée par la cellule la plus faible, c'est-à-dire celle qui occupe la position n+1 dans le classement des cellules les plus dégradées. En effet c'est la cellule la plus dégradée qui limite la fin de la décharge de la batterie. Comme il y a correspondance entre augmentation de la valeur de la résistance et de la perte de capacité, il est possible de déterminer le gain en capacité de la batterie obtenue par le remplacement des n cellules les plus dégradées. Ce gain %G; est fonction de la capacité C1 de la cellule qui occupe la première place du classement lors de la mesure à l'état de vieillissement j, c'est-à-dire la cellule la plus dégradée, et de la capacité de la cellule Cn+1 qui occupe la place n+1 avant changement des cellules. Ceci suppose que les cartographies donnant la correspondance entre résistance et capacité des cellules soient préalablement rentrées dans la mémoire du calculateur de gestion de la batterie BMS. %Gj = [(C,+1 - C1)/C1]*100 A partir de cette valeur de gain de capacité, on détermine le gain en autonomie. Dans le deuxième exemple, la valeur limite R;, E; ou Ti est fixée à partir d'un gain escompté en autonomie de la batterie. On cherche alors à augmenter l'autonomie du véhicule indépendamment de la dispersion des cellules. A cette fin, on détermine d'abord la capacité de la batterie à l'état de vieillissement j. La valeur de la capacité de la batterie CB; est donnée : - soit à partir de la cellule limitante, c'est-à-dire la plus dégradée, qui est classée en première position et qui a la capacité C1, CB; = C1. - soit à partir de la valeur de RB; mesurée à l'état de vieillissement j de la batterie puis par une fonction de correspondance Résistance = fonction de capacité. RB; permet de déterminer la capacité CB; de la batterie à cet état de vieillissement. In the first example, the limit value R; or E; or Ti is fixed on the n most degraded cells from the classification with respect to R ;;, E ;; or T ;; Suppose the case where the n degraded cells are replaced by new cells or at least in the state of the cell classified n + 1, that is to say, the undegraded cell whose characteristic value is the closest the limit value. The autonomy of the Li-ion battery will then be given by the weakest cell, that is to say the one that occupies the position n + 1 in the classification of the most degraded cells. Indeed it is the most degraded cell that limits the end of the discharge of the battery. Since there is a correspondence between increasing the value of the resistance and the loss of capacity, it is possible to determine the gain in capacity of the battery obtained by replacing the n most degraded cells. This gain% G; is a function of the capacity C1 of the cell which occupies the first place of the classification during the measurement in the state of aging j, that is to say the most degraded cell, and the capacity of the cell Cn + 1 which occupies the place n + 1 before cell change. This supposes that the maps giving the correspondence between resistance and capacity of the cells are previously entered in the memory of the management computer of the battery BMS. % Gj = [(C, + 1 - C1) / C1] * 100 From this value of gain of capacity, the gain in autonomy is determined. In the second example, the limit value R ;, E; or Ti is set from an expected gain in autonomy of the battery. It is then sought to increase the autonomy of the vehicle regardless of the dispersion of the cells. For this purpose, the capacity of the battery is first determined in the state of aging j. The value of the capacity of the battery CB; is given: - either from the limiting cell, that is to say the most degraded one, which is classified in first position and which has the capacity C1, CB; = C1. - from the value of RB; measured in the state of aging j of the battery then by a matching function Resistance = capacity function. RB; determines the CB capacity; of the battery in this state of aging.

Cette valeur de la capacité de la batterie CB; = C, correspond à une valeur d'autonomie du véhicule. Puis, on détermine la valeur de la capacité de la batterie C'B; à atteindre. Le gain en capacité de la batterie a un lien direct avec le gain en autonomie du véhicule. Si on fixe une augmentation de x% de gain de la capacité de la batterie à atteindre, la capacité de la batterie sera alors C'B;. Chaque cellule constituant la batterie doit donc avoir une capacité supérieure ou égale à C'B;. Enfin, on détermine la résistance limite des cellules, notée a, pour que la batterie ait une capacité de C'B;, connaissant la fonction de correspondance Résistance = fonction de capacité. Ceci se traduit par une valeur limite, ou seuil de résistance, à ne pas dépasser pour les cellules. Toutes les cellules dont la valeur de résistance est supérieure à cette valeur a sont alors à remplacer par des cellules de résistance inférieure, donc moins dégradées. Dans le troisième exemple, la valeur limite est basée sur la dispersion des cellules. E; ou Ti est fixé à une valeur b, soit E; = b ou Ti = b. Ainsi les n cellules dont E;; > b sont à remplacer soit par des cellules neuves, soit par des cellules usagées mais de résistance inférieure à la cellule classée n+1. La batterie aura alors de la capacité de la cellule à la position n+1 dans le classement. Connaissant la résistance de la cellule n+1, la fonction de correspondance Résistance = fonction de capacité, on peut connaître la capacité de la cellule n+1, et donc de la batterie. A la fin de l'étape 155, on dispose ainsi d'un classement des cellules constituant la batterie en fonction de leur résistance interne ou impédance interne et en fonction de leur capacité et en fonction de leur état de santé. En termes de connexion, la lecture de la cartographie des éléments peut être effectuée par exemple par une prise de diagnostic « diag ». Dans des modes de réalisation, un écran multifonction affiche, dans un menu concernant l'état de santé de la batterie, par exemple, les résultats de l'évaluation à l'état de vieillissement j : l'état de santé de la batterie SOHB;, la capacité de la batterie CB; et l'autonomie estimée ainsi que la liste des cellules numérotées dépassant le seuil défini de la caractéristique que l'on a choisi de suivre. Cette caractéristique peut être soit la résistance interne ou impédance, soit la capacité, soit l'état de santé, soit Eij ou Fij (Eij ou Fij montrant l'écart de l'une des caractéristiques de la cellule (résistance interne, capacité ou état de santé) avec la valeur moyenne de cette caractéristique de l'ensemble des cellules). Dans des modes de réalisation, l'utilisateur peut changer la valeur limite, par exemple par l'intermédiaire d'un écran multifonction (voir figures 5 et 6), et le calculateur BMS renvoie alors en fonction de cette valeur limite, la liste des cellules à changer et l'estimation de l'autonomie qu'aura la voiture une fois ces cellules remplacées. This value of the capacity of the battery CB; = C, corresponds to a value of autonomy of the vehicle. Then, the value of the capacity of the battery C'B is determined; to reach. The gain in capacity of the battery has a direct link with the gain in autonomy of the vehicle. If we set an increase of x% gain of the battery capacity to reach, then the battery capacity will be C'B; Each cell constituting the battery must therefore have a capacity greater than or equal to C'B; Finally, the limit resistance of the cells, denoted a, is determined so that the battery has a capacity of C'B ;, knowing the matching function Resistance = capacity function. This results in a limit value, or resistance threshold, not to be exceeded for the cells. All cells whose resistance value is greater than this value a are then replaced by lower resistance cells, and therefore less degraded. In the third example, the limit value is based on the dispersion of the cells. E; or Ti is set at a value b, ie E; = b or Ti = b. Thus the n cells including E ;; > b are to be replaced either by new cells or by used cells but of resistance lower than the cell classified n + 1. The battery will then have the capacity of the cell at position n + 1 in the ranking. Knowing the resistance of the cell n + 1, the matching function Resistance = capacity function, we can know the capacity of the cell n + 1, and therefore the battery. At the end of step 155, there is thus a classification of cells constituting the battery according to their internal resistance or internal impedance and according to their capacity and according to their state of health. In terms of connection, the reading of the mapping of the elements can be performed for example by a "diag" diagnosis. In embodiments, a multifunction screen displays, in a menu relating to the state of health of the battery, for example, the results of the evaluation in the state of aging j: the state of health of the battery SOHB , the capacity of the battery CB; and the estimated autonomy as well as the list of numbered cells exceeding the defined threshold of the characteristic that has been chosen to follow. This characteristic can be either the internal resistance or impedance, the capacitance or the state of health, or Eij or Fij (Eij or Fij) showing the deviation of one of the characteristics of the cell (internal resistance, capacity or state health) with the average value of this characteristic of all cells). In embodiments, the user can change the limit value, for example by means of a multifunction screen (see FIGS. 5 and 6), and the BMS calculator then returns according to this limit value, the list of cells to change and the estimate of the autonomy that the car will have once these cells replaced.

Dans des modes de réalisation, au cours d'une étape 180, on déclenche une alarme, par exemple visuelle, qui avertit, par l'intermédiaire de l'écran multifonction, que certaines cellules nécessitent d'être échangées, en fonction de la valeur limite préalablement rentrée. On peut imaginer que l'utilisateur puisse rentrer l'autonomie qu'il souhaite retrouver pour son véhicule. Le calculateur BMS détermine alors la valeur limite de la capacité de la batterie et ainsi celle des cellules. Le calculateur BMS détermine ainsi la valeur limite de la résistance que chaque cellule doit avoir. Le calculateur BMS renvoie alors par l'intermédiaire de l'écran multifonction, la liste des cellules à changer. Dans ce mode de réalisation particulier, le procédé objet de l'invention comporte une étape d'entrée de l'autonomie souhaitée par un utilisateur, une étape de détermination d'une valeur limite de capacité de la batterie et des cellules, en fonction de ladite autonomie, une étape de détermination d'une valeur limite de résistance de chaque cellule et une étape de détermination de chaque cellule dont la résistance franchit ladite valeur limite de résistance. La figure 5 illustre une application de la présente invention dans le cas d'un véhicule hybride « Plug-in », c'est-à-dire avec un moteur thermique et une machine électrique, avec capacité de connexion de la batterie au réseau ou à une borne de recharge rapide. On observe, en figure 5, une borne de recharge rapide 305, une borne de recharge domestique 310, une batterie 315 d'alimentation d'une machine électrique 360, un chargeur embarqué 320 de recharge de la batterie 315 par la borne 310, un calculateur BMS 325 de gestion de la batterie 315, un superviseur 330 de la chaîne de traction hybride, un onduleur 340, un circuit électronique 345 de commande et contrôle d'un moteur thermique 350, un train de roues 355, un écran multifonction 370 commandé par un circuit électronique 365 et une prise de diagnostic 375. La borne de recharge rapide 305, la borne de recharge domestique 310, la batterie 315, la machine électrique 360, le chargeur embarqué 320, l'onduleur 340, les circuits 345 et 365, le moteur thermique 350, le superviseur 330 et la prise de diagnostic 375 étant bien connus de l'homme du métier des véhicules à machine électrique, ils ne sont pas décrits plus avant ici. Le calculateur BMS 325 de gestion de la batterie 315 est détaillé en regard de la figure 7. In embodiments, during a step 180, an alarm is triggered, for example a visual alarm, which warns, via the multifunction screen, that certain cells need to be exchanged, depending on the value. limit previously entered. We can imagine that the user can enter the autonomy he wants to find for his vehicle. The BMS calculator then determines the limit value of the capacity of the battery and thus that of the cells. The BMS calculator thus determines the limit value of the resistance that each cell must have. The BMS calculator then returns via the multifunction screen, the list of cells to change. In this particular embodiment, the method which is the subject of the invention comprises a step of entering the autonomy desired by a user, a step of determining a limit value of the capacity of the battery and the cells, as a function of said autonomy, a step of determining a resistance limit value of each cell and a step of determining each cell whose resistance crosses said limit value of resistance. FIG. 5 illustrates an application of the present invention in the case of a hybrid vehicle "plug-in", that is to say with a heat engine and an electric machine, with capacity of connection of the battery to the network or at a fast charging station. FIG. 5 shows a fast charging terminal 305, a home charging terminal 310, a battery 315 for powering an electric machine 360, an on-board charger 320 for charging the battery 315 by the terminal 310, a BMS 325 battery management computer 315, a 330 supervisor of the hybrid power train, an inverter 340, an electronic circuit 345 for controlling and controlling a heat engine 350, a wheel set 355, a multifunction screen 370 controlled by an electronic circuit 365 and a diagnostic socket 375. The fast charging terminal 305, the home charging station 310, the battery 315, the electric machine 360, the on-board charger 320, the inverter 340, the circuits 345 and 365 since the heat engine 350, the supervisor 330 and the diagnosis plug 375 are well known to those skilled in the art of electric machine vehicles, they are not described further here. The BMS 325 management computer 315 battery is detailed with reference to Figure 7.

La figure 6 illustre une application de la présente invention dans le cas d'un véhicule électrique, avec capacité de connexion de la batterie au réseau ou à une borne de recharge rapide. On retrouve, en figure 6, les mêmes éléments qu'en figure 5 à l'exception du moteur thermique 350 et du circuit 345. Le superviseur 330 est, de son côté, remplacé par un superviseur de véhicule 380. FIG. 6 illustrates an application of the present invention in the case of an electric vehicle, with capacity for connecting the battery to the network or to a fast charging station. FIG. 6 shows the same elements as in FIG. 5 with the exception of the heat engine 350 and the circuit 345. The supervisor 330 is, in turn, replaced by a vehicle supervisor 380.

On note que tous les composants matériels nécessaires à la mise en oeuvre de la présente invention sont déjà présents dans des systèmes de certains véhicules. On ne représente ici que les éléments nécessaires à la compréhension de l'application de la présente invention. Le calculateur BMS 325 est, comme illustré en figure 7, relié d'une part à la batterie 315 et, d'autre part, au superviseur 420, c'est-à-dire soit le superviseur 330 (figure 5), soit le superviseur 380 (figure 6). Le calculateur BMS 325 comporte un module 415 de conditionnement de signaux en provenance de capteurs (non représentés) associés à la batterie 315 et un microcontrôleur 410. Le microcontrôleur 410 comporte une mémoire non volatile 425, par exemple de type flash ou EEPROM, un temporisateur (en anglais « timer ») 430, une unité centrale 435, un convertisseur analogique-numérique 440 et un composant d'interface de communication 445. La batterie 315 comporte plusieurs cellules 405. La batterie 315 est équipée de capteurs de température, de tension et de courant. La tension est prise aux bornes de chaque cellule. A une fréquence fixée, par exemple chaque mois, le calculateur BMS 325 de gestion électronique, commande la mesure de la résistance interne de la batterie 315, comme exposé en regard des figures 3 et 4. En variante, cette mesure est commandée par l'utilisateur. Le calculateur BMS 325 reçoit ainsi les informations des différents capteurs tension U; des cellules i, des capteurs de courant I et de température T de la batterie 315. Ces signaux sont conditionnés dans le module 415 avant d'être envoyés au microcontrôleur 410. La mémoire 425 conserve les programmes pour la mise en oeuvre du procédé objet de la présente invention et, notamment, de calcul de la résistance interne des cellules, de détermination de leur augmentation par rapport à leur valeur en début de vie de la batterie 315 et de cartographie de détermination de la capacité restante à partir de l'évolution de la résistance interne de chaque cellule. La mémoire 425 conserve également le tableau du classement des cellules établi lors de chaque contrôle de vieillissement j. Le tableau du contrôle précédent est écrasé ou bien stocké lors de chaque nouvelle écriture d'un tableau équivalent, dans le but d'établir un historique de l'évolution des performances de chaque cellule. L'interface de communication 445 assure l'interface avec le superviseur 420. La lecture des résultats se fait par l'intermédiaire de la prise de diagnostic 380 ou par l'intermédiaire de l'écran multifonction 370. Dans des variantes, en fonction de l'intervalle dans lequel se situe l'état de santé de la batterie SOHBj correspond un seuil SOHj ou Ej ou Fj. On considèrerait les cellules i dont la valeur SOHij ou Eij ou Fij est inférieure au seuil fixé, comme étant prématurément dégradées par rapport à la moyenne des autres cellules. Les limites des seuils peuvent être définies comme exposé ci-dessus. It is noted that all the hardware components necessary for the implementation of the present invention are already present in systems of certain vehicles. Only the elements necessary for understanding the application of the present invention are shown here. The computer BMS 325 is, as illustrated in FIG. 7, connected on the one hand to the battery 315 and, on the other hand, to the supervisor 420, that is to say either the supervisor 330 (FIG. 5), or the Supervisor 380 (Figure 6). The computer BMS 325 comprises a module 415 for conditioning signals from sensors (not shown) associated with the battery 315 and a microcontroller 410. The microcontroller 410 comprises a non-volatile memory 425, for example of the flash or EEPROM type, a timer 430, a central unit 435, an analog-digital converter 440 and a communication interface component 445. The battery 315 comprises several cells 405. The battery 315 is equipped with temperature and voltage sensors. and current. The voltage is taken across each cell. At a fixed frequency, for example every month, the electronic management computer BMS 325, controls the measurement of the internal resistance of the battery 315, as explained with reference to FIGS. 3 and 4. In a variant, this measurement is controlled by the user. The BMS computer 325 thus receives the information of the different voltage sensors U; cells i, current sensors I and temperature T of the battery 315. These signals are packaged in the module 415 before being sent to the microcontroller 410. The memory 425 retains the programs for implementing the method object of the present invention and, in particular, calculating the internal resistance of the cells, determining their increase with respect to their value at the beginning of life of the battery 315 and mapping of determination of the remaining capacitance from the evolution of the the internal resistance of each cell. The memory 425 also retains the table of the classification of the cells established during each aging check j. The table of the previous control is overwritten or stored during each new writing of an equivalent table, in order to establish a history of the performance evolution of each cell. The communication interface 445 interfaces with the supervisor 420. The results are read via the diagnosis socket 380 or via the multifunction screen 370. In variants, depending on the interval in which the state of health of the battery SOHBj is located corresponds a threshold SOHj or Ej or Fj. The cells i whose value SOHij or Eij or Fij is below the set threshold, are considered to be prematurely degraded relative to the average of the other cells. Threshold limits can be defined as outlined above.

Dans des variantes, plutôt que de déterminer la résistance interne pendant un pulse de courant appliqué pendant une certaine durée, on détermine l'impédance interne en appliquant un signal sinusoïdal à une certaine fréquence. Le procédé et le dispositif objet de la présente invention permettent d'établir un classement de chaque cellule contenue dans une batterie selon ses performances, capacité et résistance interne ou impédance interne. Une cartographie est établie à partir de mesures réalisées sur chacune des cellules, de façon à ce que les cellules les plus endommagées seulement soient remplacées ou by-passées. Cela permet d'atteindre un niveau de performance voulu sans nécessairement remplacer l'ensemble de la batterie. Le classement permet d'estimer le gain en performance si certaines cellules étaient remplacées ou bypassées ou de déterminer quelles cellules sont à changer dans le but d'atteindre un certain niveau de performance fixé. En effet, si les cellules ont vieilli uniformément, il n'y a pas lieu de réparer la batterie mais il faut alors la changer. Si par contre, quelques unes des cellules ont des performances significativement inférieures à celles de la moyenne des cellules, alors il est intéressant d'envoyer en réparation la batterie. Les opérations de réparation peuvent être les suivantes : - remplacement des cellules défectueuses par des cellules neuves ou usagées ou - les cellules défectueuses ne sont pas remplacées par des cellules, mais by-passées (ou « shuntées »).20 In variants, rather than determining the internal resistance during a current pulse applied for a certain time, the internal impedance is determined by applying a sinusoidal signal at a certain frequency. The method and the device object of the present invention make it possible to establish a classification of each cell contained in a battery according to its performance, capacity and internal resistance or internal impedance. Mapping is established from measurements made on each of the cells, so that only the most damaged cells are replaced or bypassed. This achieves a desired level of performance without necessarily replacing the entire battery. The ranking makes it possible to estimate the gain in performance if certain cells were replaced or bypassed or to determine which cells are to be changed in order to reach a certain fixed level of performance. Indeed, if the cells have aged uniformly, there is no need to repair the battery but it must then change. If, on the other hand, some of the cells have significantly lower performances than the average of the cells, then it is interesting to send the battery to repair. The repair operations may be the following: - Replacement of defective cells with new or used cells or - Defective cells are not replaced by cells, but by-passed (or "shunted") .20

Claims

REVENDICATIONS1. A method for monitoring an electrochemical storage energy source (315) composed of several cells (405), characterized in that it comprises: a step (105 to 125) for determining an electrical performance of each cell and a step (155) of classifying the cells according to the determined performances.

2. The method of claim 1, wherein the determining step (105) comprises a step of measuring (110, 115, 120) capacity, internal resistance and / or internal impedance of each cell.

The method according to claim 2, wherein during the measurement step (110, 115, 120), a current pulse (255, 260) or a sinusoidal current curve is generated, the voltage at the terminals is read out. each cell and determine the internal resistance and / or the internal impedance of each cell of the energy source.

4. Method according to one of claims 1 to 3, wherein the step of determining (105) electrical performance comprises a step (125) of determining the loss of capacity of each cell of the energy source from increasing the internal resistance and / or the impedance of said cell.

5. Method according to one of claims 1 to 4, wherein the step of determining electrical performance comprises a step (130) for determining a state of health of each cell of the energy source, from internal resistance and / or impedance values of the cells and the new source.

6. Method according to one of claims 1 to 5, wherein during the classification step (155), each state of aging State j, classifies the cells i, for example according to the difference Eij between Rij, the value of the resistance of the cell i in the state of aging j, to the arithmetic mean Rij of the set of cells in the state of aging j.

7. Method according to one of claims 1 to 6, wherein during the step (155) of classification, each state of aging state j, classifies the cells i by comparing, for each cell i, the ratio from Rij, the value of the resistance of the cell i to the state of aging j, to the standard deviation S which measures the dispersion of the values of Rij around their arithmetic mean.

8. Method according to one of claims 1 to 7, which comprises a step of entering the autonomy desired by a user, a step of determining a limit value of capacity of the battery and cells, depending on said autonomy, a step of determining a resistance limit value of each cell and a step of determining each cell whose resistance crosses said limit value of resistance.

9. A device for monitoring an electrochemical storage energy source (315) composed of several cells (405), characterized in that it comprises: a means (325, 410) for determining an electrical performance of each cell and - means (325, 410) for classifying the cells according to the determined performances.

10. Motor vehicle which comprises a device according to claim 9.