FR2976367A1

FR2976367A1 - Dispositif et procede de controle en continu de l'etat de charge d'une batterie d'un vehicule automobile et d'identification en temps reel des facteurs d'endommagement de la batterie

Info

Publication number: FR2976367A1
Application number: FR1155051A
Authority: FR
Inventors: Frederic Pailhoux; Damien Barrajon; Agnes Debourg
Original assignee: Peugeot Citroen Automobiles SA
Current assignee: PSA Automobiles SA
Priority date: 2011-06-09
Filing date: 2011-06-09
Publication date: 2012-12-14

Abstract

La présente invention concerne un dispositif (110) de contrôle en continu de l'état de charge d'une batterie d'un véhicule automobile et d'identification en temps réel des facteurs d'endommagement de la batterie, la batterie comprenant plusieurs cellules et fonctionnant alternativement en phase de cyclage et en phase de stockage d'énergie, ledit dispositif (110) de contrôle comportant : - des moyens pour mémoriser des courbes de référence pour le stockage ainsi que pour le cyclage de la batterie et - des moyens de contrôle de paramètres (100) entrants prédéfinis pour calculer pour chaque Ampère-heure échangé par la batterie et pour chaque unité de temps de stockage au moins une valeur (170) dite "information sortante", lesdits moyens de contrôle mesurant des paramètres entrants comprenant au moins: - le nombre (104) total d'Ampères heure (Ah) échangés, - le temps (105) total de stockage, nommé Tps, - le courant (101) accepté ou déchargé par la batterie, nommé nommés IC pour la charge et ID pour la décharge. - la température (102) à la surface des cellules, nommé T - l'état (103) de charge des cellules, nommé SOC. les informations (170) sortantes comprenant des résultats de calculs de paramètres impactant sur le vieillissement de la batterie, et les calculs des facteurs d'accélération des paramètres impactants.

Description

DISPOSITIF ET PROCEDE DE CONTROLE EN CONTINU DE L'ETAT DE CHARGE D'UNE BATTERIE D'UN VÉHICULE AUTOMOBILE ET D'IDENTIFICATION EN TEMPS RÉEL DES FACTEURS D'ENDOMMAGEMENT DE LA BATTERIE Domaine de l'invention La présente invention concerne le domaine des batteries de stockage d'énergie électrique d'un véhicule automobile, notamment d'un véhicule automobile hybride ou électrique.

Plus particulièrement l'invention concerne un dispositif et un procédé de contrôle en continu de l'état de charge d'une batterie d'un véhicule automobile.

Etat de l'art Une batterie d'accumulateurs ou généralement une batterie, est un ensemble d'accumulateurs électriques reliés entre eux de façon à créer un générateur de courant continu de la capacité et de la tension désirée. Ces accumulateurs même s'ils sont seuls sont parfois appelés éléments de la batterie ou cellules.

Les batteries généralement utilisées dans les véhicules automobiles de type électrique et/ou hybride comprennent par exemple des batteries au plomb, des batteries au nickel ou encore des batteries au lithium, chaque type de batterie ayant ses propres caractéristiques de fonctionnement et ses limitations.

Les batteries Lithium-ion ont avantageusement des capacités énergétiques et de puissance élevées par rapport à d'autres types de batteries ce qui permet aux batteries Lithium-ion d'une certaine capacité d'être de dimensions plus réduites et d'un poids plus léger qu'une batterie au nickel de la même capacité. Toutefois ce type de batterie nécessite un contrôle de leur état de charge en fonctionnement afin de s'assurer que les cellules gardent leurs conditions opérantes. Par exemple les cellules lithium-ion ne doivent pas être surchargées ou sous chargées car une charge inappropriée de la batterie peut entraîner une diminution de la durée de vie des cellules, l'endommagement des cellules, ou encore une diminution de la puissance fournie. Plus particulièrement les batteries lithium-ion employées pour les véhicules automobiles hybrides et/ou électriques doivent généralement être chargées entre 20 % et 80 % de leur capacité, ce type de charge permettant à la batterie de toujours avoir assez de puissance pour fournir de la puissance lors de l'accélération, et en même temps d'avoir assez de capacité libre pour pouvoir stocker l'énergie provenant du freinage régénératif. Ainsi, pour des raisons de sécurité et pour assurer une longue durée de vie aux batteries, il est important d'en connaître l'état de charge (nommé SOC pour « State Of Charge »). L'ampère-heure est une unité de mesure employée pour indiquer la capacité des piles et batteries. Un ampère-heure (1 Ah) est la quantité d'électricité traversant une section d'un conducteur parcouru par un courant d'intensité de 1 ampère pendant 1 heure.

Parmi les problèmes rencontrés durant l'utilisation des batteries lithium-ion on peut citer le besoin de s'assurer que les cellules individuelles composant la batterie soient toujours chargées approximativement de manière équilibrée, en ayant la même capacité en usage. En effet, des cellules chargées avec des capacités inférieures peuvent causer l'endommagement de toute la batterie. Un autre problème couramment rencontré est la difficulté de déterminer à chaque instant le SOC de la batterie exprimé en tant que pourcentage de la charge totale de la batterie. Généralement, il est possible de connaître l'état de charge d'une batterie grâce à : - la mesure de la tension, le principal inconvénient étant que cette mesure doit être faite après une période de repos de huit heures, ce qui n'est pas compatible avec la navigation, ou - la mesure de la densité de l'électrolyte de la batterie, l'inconvénient étant qu'en plus de la nécessité d'une période de repos, cette mesure qui 30 précise bien l'état de charge est difficile à mettre en oeuvre, particulièrement pour les batteries sans entretien. Une solution connue pour avoir une visibilité réelle de l'état de charge de la batterie est la mise en place d'un compteur d'ampère heure (appelé parfois moniteur de batterie). Le compteur d'ampère a une vision globale sur l'énergie (en ampères) qui sort et qui entre dans la batterie. Ceci permet à tout instant de connaitre l'état de charge de la batterie. A noter que la plupart de ces appareils peuvent aussi servir d'ampèremètres pour connaître la consommation à un instant donné. Il existe aussi des calculateurs très sophistiqués fonctionnant sur le même principe. Ils permettent de connaître parfaitement la charge de la batterie grâce à la prise en compte d'un ensemble de paramètres et un algorithme propriétaire. La connaissance de la charge de la batterie peut-être aussi utilisée pour optimiser le cycle de charge.

L'optimisation et l'homogénéisation de la durée de vie d'une batterie de véhicule hybride, en particulier dans le cas d'une batterie lithium-ion, comporte des problèmes qui ne sont pas résolus de manière satisfaisante par les dispositifs de gestion de batterie connus.

Exposé de l'invention L'invention a pour but de résoudre tout ou partie des problèmes techniques précédemment cités. À cet effet, selon un premier aspect, la présente invention vise un dispositif de contrôle en continu de l'état de charge d'une batterie d'un véhicule automobile et d'identification en temps réel des facteurs d'endommagement de la batterie, la batterie étant du type comprenant plusieurs cellules et fonctionnant alternativement en phase de cyclage et en phase de stockage d'énergie, ledit dispositif de contrôle comportant : - des moyens pour mémoriser des courbes de référence pour le stockage ainsi que pour le cyclage de la batterie et - des moyens de contrôle de paramètres entrants prédéfinis, pour calculer pour chaque Ampère-heure échangé par la batterie et pour chaque unité de temps de stockage au moins une valeur dite "information sortante", lesdits moyens de contrôle mesurant des paramètres entrants comprenant au moins: - le nombre total d'Ampères-heure (Ah) échangés, - le temps total de stockage, nommé Tps, - le courant accepté ou déchargé par la batterie, nommés IC pour la charge et ID pour la décharge. - la température à la surface des cellules, nommée T - l'état de charge des cellules, nommé SOC. les informations sortantes comprenant des résultats de calculs de paramètres impactant sur le vieillissement de la batterie, et des calculs des facteurs d'accélération de ces paramètres impactant. En d'autres termes, le dispositif selon l'invention est un compteur de contrôle de l'endommagement d'une batterie capable, grâce à des moyens de contrôle, de déterminer l'influence du vieillissement en cyclage de la batterie ainsi que du vieillissement en stockage de la batterie, et d'estimer le vieillissement global de la batterie en pondérant l'influence de chacun de ces vieillissements. Dans la suite de la description on se réfère par « compteur de vieillissement » au dispositif de contrôle selon l'invention. L'unité de temps de stockage est une unité communément employée comme les secondes, les heures ou les jours de stockage. Le compteur de vieillissement est basé sur une utilisation du véhicule alternant des phases de charge/ décharge, également nommées phase de cyclage, et des phases de stockage. Ainsi, analyser le vieillissement sur l'ensemble de l'utilisation revient à analyser l'impact de chacune de ces phases et à « cumuler » ces impacts afin d'obtenir le vieillissement global. Selon des caractéristiques particulières, le dispositif de contrôle calcule le vieillissement en cyclage de la batterie grâce à des moyens de 25 contrôle, pour chaque Ampère-heure (Ah) échangé : - du nombre d'Ah échangés au total. - du courant accepté ou déchargé par la batterie. - de la température à la surface des cellules. - de la variation de l'état de charge (ou SOC = State Of Charge) 30 La variation de l'état de charge, nommée ASOC correspond à la différence entre l'état de charge maximum, SOCmax, et l'état de charge minimum, SOCmin, entre deux phases de stockage atteints sur la plage de roulage.

Selon des caractéristiques particulières, le dispositif de contrôle calcule le vieillissement en stockage de la batterie, grâce à des moyens de contrôle, pour chaque unité de temps de stockage : - du temps total de stockage. - de la température à la surface des cellules. - de l'état de charge (SOC) des cellules. En d'autres termes le dispositif de contrôle nécessite le contrôle d'au moins cinq paramètres d'entrée afin de fonctionner à chaque occurrence, ces paramètres comprenant: - le nombre d'Ah échangés au total : nommé Ah. - le temps total de stockage : nommé Tps. - le courant accepté ou déchargé par la batterie : nommés IC pour la charge et ID pour la décharge. - la température à la surface des cellules : nommée T. - l'état de charge (SOC) des cellules : nommé SOC. la température à la surface des cellules étant commune aux deux types de vieillissement et le ASOC pouvant être calculé à partir des valeurs de SOC mesurées. Grace au contrôle des paramètres entrants, le dispositif de contrôle calcule à chaque occurrence, c'est à dire pour chaque Ah échangé par la batterie et pour chaque unité de temps de stockage les facteurs d'accélération du vieillissement de la batterie. Plus précisément ces facteurs de vieillissement sont des facteurs liés aux paramètres entrants déterminés comme ayant un impact sur le vieillissement. Ce calcul permet avantageusement d'adapter les prestations batteries en fonction de la conduite de l'utilisateur. Le dispositif de contrôle calcule également à chaque occurrence la perte de capacité ainsi que l'augmentation de la résistance interne de la batterie. Ces calculs permettent avantageusement d'estimer le vieillissement global de la batterie.

Dans un mode de réalisation, le dispositif de contrôle calcule en sortie, pour chaque Ah échangé par la batterie et pour chaque unité de temps de stockage, au moins : - la perte de capacité de la batterie - l'augmentation de la résistance interne - des facteurs d'accélération de la perte de capacité - des facteurs d'accélération de l'augmentation de résistance interne En d'autres termes, le dispositif de contrôle fournit en sortie à chaque occurrence les informations suivantes : - la perte de capacité de la batterie due au cyclage (nommée Ccyc) ou due au stockage (nommée Csto) et la perte de capacité globale (nommée Ctot) ; - l'augmentation de la résistance interne due au cyclage (nommée Rcyc) ou due au stockage (nommée Rsto) et l'augmentation de la résistance interne globale : nommé Rtot ; - le facteur d'accélération de la perte de capacité lié : o au courant de charge (seulement en cyclage) : nommé kC(IC), o au courant de décharge (seulement en cyclage) : nommé kC(ID), o à la température cellule (seulement en cyclage): nommé kC(TC), o à la température cellule et au SOC (seulement en stockage) : nommé kC(TS, SOC), o au ÈSOC (seulement en cyclage): nommé kC(ASOC), et o à l'ensemble des paramètres (seulement en cyclage) : nommé kC(tot) ; - le facteur d'accélération de l'augmentation de résistance interne lié : o au courant de charge (seulement en cyclage) : nommé kRi(IC), o au courant de décharge (seulement en cyclage) : nommé kRi(ID), o à la température cellule (seulement en cyclage) : nommé kRi(TC), o à la température cellule et au SOC (seulement en stockage): nommé kRi(TS, SOC), o au ÈSOC (seulement en cyclage): nommé kRi(ASOC), et o à l'ensemble des paramètres (seulement en cyclage) : nommé kRi(tot).

Les facteurs physiques ayant un impact sur le vieillissement sont considérés comme des facteurs d'accélération du vieillissement : par exemple et à titre illustratif, stocker une batterie à iso-SOC à 40°C plutôt qu'à 25°C la vieillit 1,25 fois plus vite.

Un deuxième aspect de l'invention vise un procédé de contrôle de l'état de charge de la batterie d'un véhicule automobile et d'identification en temps réel des facteurs d'endommagement de la batterie, la batterie comprenant plusieurs cellules et fonctionnant alternativement en phase de cyclage et en phase de stockage d'énergie, ledit procédé mettant en oeuvre un dispositif tel que décrit ci-dessus, le procédé comprenant : - une étape de test sur le courant, - une étape de calcul de facteurs d'accélération du vieillissement de la batterie, - une étape de calcul du nombre d'Ah échangés ou du nombre de jours de stockage « référence » équivalents, - une étape d'appel aux courbes de références, et - une étape de couplage du cyclage et du stockage. Dans un mode de mise en oeuvre, dans l'étape de test sur le courant lorsque le courant est nul, le vieillissement considéré est celui en stockage et lorsque le courant est non nul, le dispositif de contrôle prend en compte un vieillissement en cyclage. Dans un mode de mise en oeuvre, dans l'étape calculs des facteurs d'accélération, le compteur de vieillissement fait appel à la relation d'extrapolation des facteurs d'accélération calculée dans l'étape de test sur le courant. Cette extrapolation est effectuée en fonction des valeurs en entrées. Avantageusement cela permet d'indiquer la valeur du facteur d'accélération correspondant aux données d'entrées.

Dans un mode de mise en oeuvre, dans le cas du cyclage, l'étape de calculs des facteurs d'accélération comprend une étape de calcul du facteur d'accélération total. Cette étape est effectuée seulement dans le cas du cyclage. En effet, le vieillissement en stockage ne faisant appel qu'à un facteur 30 d'accélération pour sa perte de capacité et sa valeur de résistance interne, ce calcul n'est donc pas à faire pour ce type de vieillissement. En revanche, le vieillissement en cyclage faisant appel à plusieurs facteurs d'accélération, le facteur d'accélération total est donc calculé Dans un mode de mise en oeuvre du procédé objet de l'invention, le facteur d'accélération total est calculé de la manière suivante : kc(tot) = (a x kc(ID)) x (b x kc(Ic» x (c x kc(Tc)) x (d x kc(osoc>) kRi(tot) = (e x kRi(ID>) x (f x kRipc>) x (g x kRi(Tc)) x (h x kRi(osoc>) avec kC(IC) le facteur d'accélération de la perte de capacité lié au courant de charge (seulement en cyclage) ; kC(ID) le facteur d'accélération de la perte de capacité lié au courant de décharge (seulement en cyclage) ; kC(TC) le facteur d'accélération de la perte de capacité lié au à la température cellule (seulement en cyclage); kC(ASOC) le facteur d'accélération de la perte de capacité lié au ASOC (seulement en cyclage) ; kC(tot) le facteur d'accélération de la perte de capacité lié au à l'ensemble des paramètres (seulement en cyclage) ; kRi(IC) le facteur d'accélération de l'augmentation de résistance interne lié au courant de charge (seulement en cyclage) ; kRi(ID) le facteur d'accélération de l'augmentation de résistance interne lié au courant de décharge (seulement en cyclage) ; kRi(TC) le facteur d'accélération de l'augmentation de résistance interne lié à la température cellule (seulement en cyclage) ; et kRi(ASOC) le facteur d'accélération de l'augmentation de résistance interne lié au ASOC (seulement en cyclage) ; et kRi(tot) le facteur d'accélération de l'augmentation de résistance interne lié à l'ensemble des paramètres (seulement en cyclage), a, b, c, d, e, f, g et h étant des coefficients pondérant l'impact de chacun des paramètres sur le vieillissement. En effet, il est possible par exemple que la température ait un impact plus important sur le vieillissement que le courant de charge. Le procédé selon l'invention permet avantageusement de prendre en compte l'impact de chacun des paramètres entrants. Dans un mode de mise en oeuvre, l'étape de calcul du nombre d'Ah échangés ou du nombre de jours de stockage « référence » équivalents comprend pour le cyclage les calculs suivants : Ccyc(Ah) = Ccyc_réf (Ah x kC(tot)) Rcyc(Ah) = Rcyc_réf (Ah x kRi(tot)) avec Ccyc(Ah) la perte de capacité de la batterie due au cyclage en fonction du nombre d'Ampère-heures échangés par la batterie ; Rcyc(Ah) l'augmentation de la résistance interne due au cyclage en fonction du nombre d'Ampère- heures échangés par la batterie ; Ccyc_réf et Rcyc_réf les valeurs relevées respectivement sur la courbe de référence de la perte de capacité de la batterie due au cyclage et sur la courbe de référence de l'augmentation de la résistance interne due au cyclage après avoir calculé le nombre d'Ah équivalents, Ah, la capacité en Ampère-heures ; kC(tot) le facteur d'accélération de la perte de capacité lié à l'ensemble des paramètres (seulement en cyclage) ; kRi(tot) le facteur d'accélération de l'augmentation de résistance interne lié à l'ensemble des paramètres (seulement en cyclage) Dans un mode de mise en oeuvre, l'étape de calcul du nombre d'Ah échangés ou du nombre de jours de stockage « référence » équivalents comprend pour le stockage les calculs suivants : Csto (t) = Csto_réf (t*kC(TS, SOC)) Rsto (t) = Rsto_réf (t*kRi(TS, SOC)) Avec Csto(t) la perte de capacité de la batterie due au stockage en fonction du temps ; Rsto(t) l'augmentation de la résistance interne due au stockage en fonction du temps ; Csto_réf et Rsto_réf les valeurs relevées respectivement sur la courbe de référence de la perte de capacité de la batterie due au stockage en fonction du temps et sur la courbe de référence de l'augmentation de la résistance interne due au stockage en fonction du temps, t l'unité de temps de stockage ; kC(TS, SOC) le facteur d'accélération de la perte de capacité lié à la température cellule et à l'état de charge SOC ; kRi(TS, SOC) le facteur d'accélération de l'augmentation de résistance interne lié à la température cellule et à l'état de charge SOC. Le nombre de jours de stockage équivalents correspond au nombre de jours qui produisent un même vieillissement, c'est-à-dire une même perte de capacité ou une même augmentation de résistance interne, que dans les conditions de référence. Dans un mode de mise en oeuvre, l'étape appels aux courbes de références comprend les calculs de la perte de capacité et de l'augmentation de résistance interne équivalents à partir des courbes de référence : Ccyc_réf (Ah) et Rcyc_réf (Ah) pour le cyclage. Csto_réf (Ah) et Rsto_réf (Ah) pour le stockage.

Dans un mode de mise en oeuvre, dans l'étape de couplage du cyclage et du stockage le cumul des effets des deux types de vieillissement en cyclage et en stockage est effectué permettant de calculer Ctot, la perte de capacité globale de la batterie et Rtot, l'augmentation de la résistance interne globale. Un autre aspect de l'invention concerne un véhicule automobile comprenant un dispositif de contrôle en continu de l'état de charge d'une batterie d'un véhicule automobile et d'identification en temps réel des facteurs d'endommagement de la batterie.

Les avantages, buts et caractéristiques de ce procédé et de ce véhicule étant similaires à ceux du dispositif de contrôle en continu de l'état de charge d'une batterie d'un véhicule automobile et d'identification en temps réel des facteurs d'endommagement de la batterie, ils ne sont pas répétés ici.

Présentation des ficiures 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, schématiquement, les informations entrantes et sortantes d'un mode de réalisation du dispositif de contrôle en continu de l'état de charge d'une batterie, - La figure 2 représente des courbes de référence de la capacité en Ah en fonction du temps de stockage pour une batterie à 100%SOC en jours stockée à 40°C pour la courbe 250 et à 25°C pour la courbe 240. - La figures 3 représente, sous la forme d'un logigramme les étapes du procédé de contrôle de l'état de charge de la batterie d'un véhicule automobile et d'identification en temps réel des facteurs d'endommagement de la batterie objet de l'invention dans un mode de mise en oeuvre

Description détaillée de l'invention On note que les figures ne sont pas à l'échelle. 25 30 En référence à la figure 1 on décrit un mode de réalisation particulier d'un dispositif 110 de contrôle en continu de l'état de charge d'une batterie d'un véhicule automobile objet de l'invention. Dans ce mode de réalisation, le dispositif contrôle l'état de charge d'une batterie de type lithium-ion d'un véhicule automobile électrique ou hybride. La batterie est un assemblage d'accumulateurs électriques également nommés cellules. La batterie fonctionne alternativement en phase de cyclage, c'est-à-dire en phase de charge ou de décharge de la batterie, et en phase de stockage d'énergie.

Le dispositif 110 de contrôle utilise tout d'abord des courbe référence pour le stockage ainsi que pour le cyclage de la batterie. En effet, vieillir la batterie via un facteur d'accélération revient à vieillir la batterie de manière accélérée. La figure 2 représente à titre d'exemple, des courbes de référence de la capacité en Ah en fonction du temps de stockage pour une batterie à 100%SOC en jours stockée à 40°C pour la courbe 250 et à 25°C pour la courbe 240. Sur ce schéma est également représenté le niveau 200 de la capacité minimum acceptable pour la batterie et le niveau 210 de la cible de fin de vie.

Les facteurs physiques ayant un impact sur le vieillissement sont considérés comme des facteurs d'accélération du vieillissement : par exemple, comme le montrent les courbes de la figure 2, stocker une batterie à iso-SOC à 40°C plutôt qu'à 25°C la vieillit 1,25 fois plus vite, ce qui veut dire que le vieillissement 220 de la batterie après 60 jours de stockage à 40°C équivaudra à un vieillissement 230 à 60 x 1,25 = 75 jours de stockage à 25°C. Il suffit donc de se référer à la perte de capacité et à l'augmentation de résistance interne pour 75 jours de stockage à 25°C pour avoir la perte de capacité et à l'augmentation de résistance interne pour 60 jours de stockage à 40°C.

Le calcul des facteurs d'accélération nécessite de prendre une valeur référence sur les courbes de référence de pertes de capacité et d'augmentation de la résistance interne. Nous avons fait le choix de prendre la valeur cible 210 de fin de vie (c'est-à-dire le nombre d'Ah échangés et le nombre de jours de stockage de nos courbes références correspondant à la perte de capacité et à l'augmentation de résistance internes cibles). Une fois le calcul effectué pour plusieurs valeurs du paramètre, par exemple une fois les facteurs d'accélérations calculés en stockage 60%, 80% et 100% SOC pour 25°C, 40°C et 60°C, il est nécessaire de trouver une fonction les reliant afin de pouvoir extrapoler à d'autres valeurs. Ensuite, le dispositif 110 de contrôle utilise des moyens de contrôle de paramètres 100 entrants prédéfinis pour calculer pour chaque Ah échangé par la batterie et pour chaque unité de temps de stockage au moins une information 170 sortante. Le dispositif comprend au moins des moyens de contrôle des paramètres entrants comprenant: - le nombre 104 total d'Ampères heure (Ah) échangés, - le temps 105 total de stockage, nommé Tps, - le courant 101 accepté ou déchargé par la batterie, nommé nommés IC pour la charge et ID pour la décharge. - la température 102 à la surface des cellules, nommé T - l'état 103 de charge des cellules, nommé SOC. Le dispositif 110 de contrôle est basé sur plusieurs principes. Un de ces principes est une utilisation du véhicule alternant des phases de charge/ décharge, également nommées phase de cyclage, et des phases de stockage. Ainsi, analyser le vieillissement sur l'ensemble de l'utilisation revient à analyser l'impact de chacune de ces phases et à « cumuler » ces impacts afin d'obtenir le vieillissement global.

En d'autres termes le dispositif 110 selon l'invention est un compteur de contrôle de l'endommagement d'une batterie capable, grâce à des moyens de contrôle de paramètres entrants 100 et aux courbes 240, 250 de référence de déterminer des informations sortantes. Ces informations sortantes 170 concernent d'une part l'influence du vieillissement en cyclage 120 de la batterie et d'autre part l'influence du vieillissement en stockage 150 de la batterie ce qui permet d'estimer le vieillissement global 180 de la batterie en pondérant l'influence de chacun de ces vieillissements 120, 150.

La variation de l'état de charge, nommée ASOC correspond à la différence entre l'état de charge maximum, SOCmax, et l'état de charge minimum, SOCmin, entre deux phases de stockage atteints sur la plage de roulage.

On note que la température cellule est commune aux deux types de vieillissement et le ASOC peut-être calculé à partir des valeurs de SOC 103 mesurées. Grace au contrôle des paramètres 100 entrants, le dispositif 110 de contrôle calcule à chaque occurrence, c'est à dire pour chaque Ah 104 échangé par la batterie et pour chaque unité de temps 105 de stockage les facteurs d'accélération du vieillissement de la batterie. Plus précisément ces facteurs de vieillissement sont des facteurs liés aux paramètres entrants déterminés comme ayant un impact sur le vieillissement. Le dispositif 110 de contrôle calcule également, à chaque occurrence, la perte de capacité ainsi que l'augmentation de la résistance interne de la batterie. Ces calculs permettent avantageusement d'estimer le vieillissement global de la batterie. Dans un mode de réalisation, le dispositif 110 de contrôle calcule en sortie 170, pour chaque Ah échangé par la batterie et pour chaque seconde de stockage, au moins les informations 170 suivantes : - la perte de capacité de la batterie due au cyclage, nommée Ccyc 129, ou due au stockage, nommée Csto 153, et la perte de capacité globale, nommée Ctot 182 ; - l'augmentation de la résistance interne due au cyclage, nommée Rcyc 130, ou due au stockage, nommée Rsto 152, ,et l'augmentation de la résistance interne globale, nommé Rtot 181 ; - le facteur d'accélération de la perte de capacité lié : o au courant de charge (seulement en cyclage) : nommé kC(IC) 121, o au courant de décharge (seulement en cyclage) : nommé kC(ID) 122, o à la température cellule (seulement en cyclage): nommé kC(TC) 123, o à la température cellule et au SOC (seulement en stockage) : nommé kC(TS, SOC) 154, o au ASOC (seulement en cyclage): nommé kC(ASOC) 124, et o à l'ensemble des paramètres (seulement en cyclage) : nommé kC(tot) 125 ; le facteur d'accélération de l'augmentation de résistance interne lié : o au courant de charge (seulement en cyclage) : nommé kRi(IC) 126, o au courant de décharge (seulement en cyclage) : nommé kRi(ID) 127, o à la température cellule (seulement en cyclage) : nommé kRi(TC) 123 o à la température cellule et au SOC (seulement en stockage): nommé kRi(TS, SOC) 151, o au ASOC (seulement en cyclage): nommé kRi(ASOC) 131, et o à l'ensemble des paramètres (seulement en cyclage) : nommé kRi(tot 132. La figure 3 montre sous la forme d'un logigramme les étapes du procédé de contrôle de l'état de charge de la batterie d'un véhicule automobile et d'identification en temps réel des facteurs d'endommagement de la batterie objet de l'invention dans un mode de mise en oeuvre. Dans ce mode de mise en oeuvre le procédé de contrôle est appliqué à une batterie de type lithium-ion d'un véhicule automobile electrique et/ou hyb ride, la batterie comprenant plusieurs cellules et fonctionnant alternativement en phase de cyclage et en phase de stockage d'énergie. Le procédé de contrôle met en oeuvre un dispositif 110 tel que décrit ci-dessus et comprend : - une étape 300 de test sur le courant, - une étape 310 de calculs des facteurs d'accélération du vieillissement de la batterie, - une étape 320 de calcul du nombre d'Ah échangés ou du nombre de jours de stockage « référence » équivalents, - une étape 330 d'appels aux courbes de références, et - une étape 340 de couplage du cyclage et du stockage.

Dans l'étape300 de test sur le courant lorsque le courant 101 est nul (1=0), le vieillissement considéré est celui en stockage 150 tandis que lorsque le courant 101 est non nul, le dispositif 110 de contrôle prend en compte un vieillissement en cyclage 120.

Dans cette étape également, le dispositif de contrôle 110 définit grâce aux données des paramètres 100 entrants et aux courbes 240, 250 de référence une relation d'extrapolation des facteurs d'accélération. Ensuite, dans l'étape 310 de calculs des facteurs d'accélération du vieillissement, le dispositif 110 de contrôle fait appel à la relation d'extrapolation des facteurs d'accélération calculée dans l'étape 300 de test sur le courant en fonction des valeurs en entrées, par exemple : une température de 35°C, 80% SOC. Dans le cas du cyclage, l'étape de calculs des facteurs d'accélération comprend une étape de calcul du facteur d'accélération total de la manière suivante : kc(tot) = (a x kc(ID)) x (b x kc(Ic» x (c x kc(Tc)) x (d x kc(osoc>) kRi(tot) = (e x kRi(ID>) x (f x kRipc>) x (g x kRi(Tc)) x (h x kRi(osoc>) avec a, b, c, d, e, f, g et h des coefficients pondérant l'impact de chacun des paramètres sur le vieillissement. En effet, il est possible par exemple que la température 102 impacte plus le vieillissement que le courant 101 de charge. Le procédé selon l'invention permet avantageusement de prendre en compte l'impact de chacun des paramètres 100 entrants.

Par la suite, dans l'étape 320 de calcul du nombre d'Ah échangés par la batterie ou du nombre de jours de stockage « référence » équivalents on calcule : - pour le cyclage Ccyc(Ah) 129 et Rcyc(Ah) 130 : Ccyc(Ah) = Ccyc_réf (Ah x kC(tot)) Rcyc(Ah) = Rcyc_réf (Ah x kRi(tot)) - pour le stockage Csto (t) 153 et Rsto (t) 152 : Csto (t) = Csto_réf (t*kC(TS, SOC)) Rsto (t) = Rsto_réf (t*kRi(TS, SOC)) Le vieillissement en cyclage à un instant « t » est calculé tout d'abord en calculant le nombre d'Ah échangés par la batterie équivalents par le produit du nombre d'Ah échangés réellement par la batterie et du facteur d'accélération général. Ce résultat obtenu, la valeur de perte de capacité ou de résistance interne correspondante est relevée sur la courbe référence.

De manière analogue on calcule le vieillissement en stockage avec le temps de stockage équivalent grâce aux courbes de référence de perte de capacité (ou d'augmentation de résistance interne) en fonction du nombre de jours de stockage. Ces courbes correspondent au vieillissement dans des conditions de SOC de stockage et de température données. Ainsi, lorsque le SOC de stockage et/ou la température sont différents, on vieillira plus ou moins vite par rapport aux conditions de référence. Le nombre de jours de stockage équivalents correspond donc au nombre de jours qui auraient conduit à un même vieillissement c'est-à-dire à une même perte de capacité ou à une même augmentation de résistance interne, dans les conditions de référence. Dans un mode de mise en oeuvre, l'étape appels aux courbes de références comprend les calculs de la perte de capacité et de l'augmentation de résistance interne équivalents à partir des courbes : Ccyc_réf (Ah) et Rcyc_réf (Ah) pour le cyclage. Csto_réf (Ah) et Rsto_réf (Ah) pour le stockage. Dans une étape 330 de couplage du cyclage et du stockage le cumul des effets des deux types de vieillissement est effectué permettant de calculer Ctot 182 et Rtot 181.

Claims

REVENDICATIONS1 - Dispositif (110) de contrôle en continu de l'état de charge d'une batterie d'un véhicule automobile et d'identification en temps réel des facteurs d'endommagement de la batterie, la batterie comprenant plusieurs cellules et fonctionnant alternativement en phase de cyclage et en phase de stockage d'énergie, ledit dispositif (110) de contrôle comportant : - des moyens pour mémoriser des courbes (250, 240) de référence pour le stockage ainsi que pour le cyclage de la batterie et - des moyens de contrôle de paramètres (100) entrants prédéfinis pour calculer pour chaque Ampère-heure échangé par la batterie et pour chaque unité de temps de stockage au moins une valeur (170) dite "information sortante", lesdits moyens de contrôle mesurant des paramètres entrants comprenant au moins: - le nombre (104) total d'Ampères heure (Ah) échangés, - le temps (105) total de stockage, nommé Tps, - le courant (101) accepté ou déchargé par la batterie, nommé nommés IC pour la charge et ID pour la décharge. - la température (102) à la surface des cellules, nommé T - l'état (103) de charge des cellules, nommé SOC. les informations (170) sortantes comprenant des résultats de calculs de paramètres impactant sur le vieillissement de la batterie, et les calculs des facteurs d'accélération des paramètres impactants.
2 - Dispositif (110) selon la revendication 1, caractérisé en ce que les informations (170) sortantes comprennent les calculs en sortie, pour chaque Ah échangé par la batterie et pour chaque unité de temps de stockage, au moins : - de la perte de capacité de la batterie - de l'augmentation de la résistance interne - des facteurs d'accélération de la perte de capacité - des facteurs d'accélération de l'augmentation de résistance interne
3 - procédé de contrôle de l'état de charge de la batterie d'un véhicule automobile et d'identification en temps réel des facteurs d'endommagement de la batterie, la batterie comprenant plusieurs cellules et fonctionnant alternativement en phase de cyclage et en phase de stockage d'énergie, ledit procédé étant caractérisé en ce qu'il met en oeuvre un dispositif (110) tel que décrit ci-dessus, le procédé comprenant : - une étape (300) de test sur le courant, - une étape (310) de calcul de facteurs d'accélération du 10 vieillissement de la batterie, - une étape (320) de calcul du nombre d'Ah échangés ou du nombre de jours de stockage « référence » équivalents, - une étape (330) d'appel aux courbes de références, et - une étape (340) de couplage du cyclage et du stockage. 15
4 - Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que, dans l'étape (300) de test sur le courant lorsque le courant est nul, le vieillissement considéré est celui en stockage et lorsque le courant est non nul, le dispositif de contrôle prend en compte un vieillissement en cyclage. 20
5 - Procédé selon l'une des revendications 3 à 4, caractérisé en ce qu'en cyclage l'étape (310) de calculs des facteurs d'accélération comprend une étape de calcul du facteur d'accélération total, ledit calcul étant kc(tot) = (a x kc(ID)) x (b x kc(Ic» x (c x kc(Tc)) x (d x kc(osoc>) 25 kRi(tot) = (e x kR;(ID)) x (f x kR;(,c>) x (g x kR;(Tc)) x (h x kR;(osoc>) avec kC(IC) le facteur d'accélération de la perte de capacité lié au courant de charge (seulement en cyclage) ; kC(ID) le facteur d'accélération de la perte de capacité lié au courant de décharge (seulement en cyclage) ; kC(TC) le facteur d'accélération de la perte de capacité lié au à la température cellule (seulement 30 en cyclage) ; kC(ASOC) le facteur d'accélération de la perte de capacité lié au ASOC (seulement en cyclage) ; kC(tot)le facteur d'accélération de la perte de capacité lié au à l'ensemble des paramètres (seulement en cyclage) ; kRi(IC) le facteur d'accélération de l'augmentation de résistance interne lié au courant decharge (seulement en cyclage) ; kRi(ID) le facteur d'accélération de l'augmentation de résistance interne lié au courant de décharge (seulement en cyclage) ; kRi(TC) le facteur d'accélération de l'augmentation de résistance interne lié à la température cellule (seulement en cyclage) ; et kRi(ASOC) le facteur d'accélération de l'augmentation de résistance interne lié au ASOC (seulement en cyclage) ; et kRi(tot) le facteur d'accélération de l'augmentation de résistance interne lié à l'ensemble des paramètres (seulement en cyclage), a, b, c, d, e, f, g et h étant des coefficients pondérant l'impact de chacun des paramètres sur le vieillissement.
6 - Procédé selon l'une des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que, pour le vieillissement en cyclage, l'étape (320) de calcul du nombre d'Ah échangés ou du nombre de jours de stockage « référence » équivalents comprend les calculs suivants : Ccyc(Ah) = Ccyc_réf (Ah x kC(tot)) Rcyc(Ah) = Rcyc_réf (Ah x kRi(tot)) avec Ccyc(Ah) la perte de capacité de la batterie due au cyclage en fonction du nombre d'Ampère-heures échangés par la batterie ; Rcyc(Ah) l'augmentation de la résistance interne due au cyclage en fonction du nombre d'Ampère- heures échangés par la batterie ; Ccyc_réf et Rcyc_réf les valeurs relevées respectivement sur la courbe de référence de la perte de capacité de la batterie due au cyclage et sur la courbe de référence de l'augmentation de la résistance interne due au cyclage après avoir calculé le nombre d'Ah équivalents, Ah, la capacité en Ampère-heures ; kC(tot)le facteur d'accélération de la perte de capacité lié à l'ensemble des paramètres (seulement en cyclage) ; kRi(tot) le facteur d'accélération de l'augmentation de résistance interne lié à l'ensemble des paramètres (seulement en cyclage).
7 - Procédé selon l'une des revendications 3 à 6, caractérisé en ce que, pour le vieillissement en stockage, l'étape (320) de calcul du nombre d'Ah échangés ou du nombre de jours de stockage « référence » équivalents comprend les calculs suivants : Csto (t) = Csto_réf (t*kC(TS, SOC))Rsto (t) = Rsto_réf (t*kRi(TS, SOC)) Avec Csto(t) la perte de capacité de la batterie due au stockage en fonction du temps ; Rsto(t) l'augmentation de la résistance interne due au stockage en fonction du temps ; Csto_réf et Rsto_réf les valeurs relevées respectivement sur la courbe de référence de la perte de capacité de la batterie due au stockage en fonction du temps et sur la courbe de référence de l'augmentation de la résistance interne due au stockage en fonction du temps, t l'unité de temps de stockage ; kC(TS, SOC) le facteur d'accélération de la perte de capacité lié à la température cellule et à l'état de charge SOC ; kRi(TS, SOC) le facteur d'accélération de l'augmentation de résistance interne lié à la température cellule et à l'état de charge SOC.
8 - Procédé selon l'une des revendications 3 à 7, caractérisé en ce que, l'étape (330) d'appels aux courbes de références comprend les calculs de la perte de capacité et de l'augmentation de résistance interne équivalents à partir des courbes : Ccyc_réf (Ah) et Rcyc_réf (Ah) pour le cyclage. Csto_réf (Ah) et Rsto_réf (Ah) pour le stockage.
9 - Procédé selon l'une des revendications 3 à 8, caractérisé en ce que, dans l'étape (340) de couplage du cyclage et du stockage le cumul des effets des deux types de vieillissement en cyclage et en stockage est effectué permettant de calculer Ctot, la perte de capacité globale de la batterie et Rtot, l'augmentation de la résistance interne globale.
10 - Véhicule automobile caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif de contrôle en continu de l'état de charge d'une batterie d'un véhicule automobile et d'identification en temps réel des facteurs d'endommagement de la batterie selon l'une des revendications 1 à 2.30