FR2982089A1 - Procede d'equilibrage du niveau de charge et de decharge d'une batterie par commutation de ses blocs de cellules - Google Patents

Procede d'equilibrage du niveau de charge et de decharge d'une batterie par commutation de ses blocs de cellules Download PDF

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Abstract

La présente invention concerne un dispositif pour équilibrer globalement les niveaux de charge électrique d'une pluralité de blocs de cellules dans une batterie. Un commutateur série est apte à connecter un bloc en série avec les autres blocs, de sorte que ledit bloc est connecté pendant les phases de charge et de décharge. Un commutateur parallèle est apte à déconnecter le bloc si des critères de déconnexion en décharge sont satisfaits durant la phase de décharge ou si des critères de déconnexion en charge sont satisfaits durant la phase de charge, ledit bloc comportant en outre des moyens pour équilibrer localement les niveaux de charge de ses cellules lorsqu'il est déconnecté Application : batteries

Description

Procédé d'équilibrage du niveau de charge et de décharge d'une batterie par commutation de ses blocs de cellules La présente invention concerne un procédé d'équilibrage du niveau de charge d'une batterie par commutation de ses blocs de cellules. Elle s'applique notamment, mais pas exclusivement, aux batteries Lithium- ion (Li-ion) alimentant la chaîne de traction des véhicules électriques ou hybrides. De par leur tension élevée et leur forte densité d'énergie, les batteries Li-ion sont particulièrement adaptées pour alimenter la chaîne de traction d'un véhicule électrique ou hybride. Dans une telle batterie, une cellule Li-ion est un composant élémentaire qui renferme une certaine quantité d'électrolyte, qu'il s'agisse d'un électrolyte solide ou liquide, à travers lequel peuvent migrer des ions de lithium entre une cathode et une anode. En phase de charge de la batterie, cette migration d'ions est à l'origine de l'accumulation d'une charge électrique dans la cellule. En phase de décharge de la batterie, cette migration d'ions est à l'origine d'un courant électrique débité entre la cathode et l'anode de la cellule. Dans une batterie Li-ion, une pluralité de cellules Li-ion sont d'abord assemblées et connectées en série et/ou en parallèle pour former un bloc, puis une pluralité de blocs sont assemblés et connectés en série et/ou en parallèle pour former un « pack » selon la terminologie anglo-saxonne. Une unité électronique de contrôle, couramment appelée « Battery Management System » (BMS) selon la terminologie anglo-saxonne, est adjointe au pack pour former une batterie.
Le rôle du BMS est, entre autres, d'assurer des fonctions d'équilibrage des charges cumulées dans les cellules. En effet, les niveaux de charge maximum et de décharge maximum de chaque cellule doivent être contrôlés afin d'exploiter au mieux la capacité de charge et de décharge de la batterie : sans équilibrage, le niveau de charge maximal de la batterie serait limité au niveau de charge de la cellule atteignant en premier sa charge maximale et son niveau de décharge maximum serait limité au niveau de charge de la cellule atteignant en premier sa charge minimale. En optimisant ainsi l'exploitation de la capacité de charge et de décharge de la batterie, l'équilibrage du niveau de charge et de décharge réduit le nombre de cycles de charge-décharge, maximise la durée de vie de la batterie, et augmente l'autonomie disponible pour un cycle de charge/décharge. En évitant la surcharge, la surchauffe des cellules et éventuellement leur destruction, l'équilibrage de charge et de décharge participe également à la sécurisation du véhicule. Il existe des BMS passifs qui, sur la base de mesures de tensions locales aux bornes de chaque cellule, équilibrent le niveau de charge par dissipation d'énergie. Cela peut consister à disposer des résistances aux bornes de chaque cellule afin de dissiper l'énergie. Un inconvénient majeur de ce type de système est qu'il ne permet pas l'équilibrage pendant la décharge. Un autre inconvénient de ce type de système est que l'énergie dissipée via des courants d'équilibrage dans les résistances est perdue. Un autre inconvénient enfin est que les courants d'équilibrage sont limités à environ 10 à 100mA dans ce type de système pour des raisons de limitation thermique, et donc que les temps d'équilibrage associés peuvent être longs. Il s'agit là d'un problème technique que la présente invention se propose de résoudre.
Il existe également des BMS actifs qui, toujours sur la base de mesures des tensions locales aux bornes de chaque cellule, équilibrent la charge par transfert d'énergie. Par exemple, la demande internationale WO 2004/049540 divulgue un BMS actif comportant des dispositifs de transfert d'énergie d'une cellule à une autre au sein d'un bloc ou d'un bloc à un autre via des courants d'équilibrage de quelques ampères. Ce système actif permet l'équilibrage pendant la charge mais aussi pendant la décharge et réduit les pertes d'énergie. Néanmoins, un inconvénient majeur de ce système est que, les blocs ayant des références de potentiels différentes, les transferts d'énergie entre blocs sont généralement réalisés par utilisation de transformateurs isolés de type « flyback » selon l'expression anglo-saxonne, qui s'avèrent onéreux, encombrants et qui réduisent énormément le rendement énergétique du système. Il s'agit là encore d'un problème technique que la présente invention se propose de résoudre.35 L'invention a notamment pour but d'accélérer l'équilibrage et d'exploiter au mieux la capacité des blocs afin d'augmenter l'autonomie du véhicule. A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif pour équilibrer globalement les niveaux de charge électrique d'une pluralité de blocs de cellules. Les blocs sont aptes à être connectés dans un circuit durant une phase de charge pendant laquelle les cellules des blocs connectés accumulent de la charge et durant une phase de décharge pendant laquelle les cellules des blocs connectés restituent la charge sous forme de courant électrique. Le dispositif comporte au moins un commutateur série et un commutateur parallèle. Le commutateur série est apte, lorsqu'il est en position fermée et que le commutateur parallèle est en position ouverte, à connecter dans le circuit un bloc en série avec les autres blocs, de sorte que ledit bloc est connecté pendant les phases de charge et de décharge. Le commutateur parallèle est apte, lorsqu'il est en position fermée et que le commutateur série est en position ouverte, à mettre ledit bloc hors du circuit, de sorte que ledit bloc est déconnecté si des critères de déconnexion en décharge sont satisfaits durant la phase de décharge ou si des critères de déconnexion en charge sont satisfaits durant la phase de charge, ledit bloc comportant en outre des moyens pour équilibrer localement les niveaux de charge de ses cellules lorsqu'il est déconnecté. Avantageusement, les moyens pour équilibrer localement les niveaux de charge des cellules dudit bloc Bi peuvent inclure des moyens pour mesurer les tensions aux bornes desdites cellules, de manière à déduire leur niveau de charge. Par exemple, ces moyens pour mesurer les tensions aux bornes des cellules peuvent inclure un circuit intégré comportant une pluralité de voies de mesure de tension. Dans un mode de réalisation, les moyens pour équilibrer localement les niveaux de charge des cellules dudit bloc peuvent inclure en 30 outre des moyens pour dissiper l'énergie des cellules en surcharge dans ledit bloc. Dans un autre mode de réalisation, les moyens pour équilibrer localement les niveaux de charge des cellules dudit bloc peuvent inclure en outre des moyens pour transférer l'énergie des cellules en surcharge vers 35 d'autres cellules dudit bloc.
Avantageusement, les critères de déconnexion en décharge dudit bloc peuvent inclure de dépasser un niveau de décharge limite dudit bloc alors que le courant électrique qu'il restitue est supérieur à un seuil donné. Avantageusement, les critères de déconnexion en décharge dudit 5 bloc peuvent inclure de dépasser le niveau maximum de décharge dudit bloc alors que le courant électrique qu'il restitue est inférieur à un seuil donné. Avantageusement, les critères de déconnexion en charge dudit bloc peuvent inclure de dépasser un niveau de charge limite dudit bloc alors que le courant électrique de charge qui lui est appliqué est supérieur à un 10 seuil donné. Avantageusement, les critères de déconnexion en charge dudit bloc peuvent inclure de dépasser le niveau maximum de charge dudit bloc alors que le courant électrique de charge qui lui est appliqué est inférieur à un seuil donné. 15 Par exemple, les cellules peuvent être des cellules lithium-ion. L'invention a également pour objet une batterie de traction pour véhicule électrique ou hybride comportant un tel dispositif pour équilibrer globalement les niveaux de charge entre ses blocs de cellules. 20 L'invention a également pour objet un véhicule électrique ou hybride comportant une telle batterie de traction. La présente invention a pour principal avantage d'équilibrer 25 rapidement le niveau de charge entre les blocs, ce qui est particulièrement adapté aux procédés de charge rapide. Elle permet également d'assurer une continuité de service sur occurrence d'une défaillance de cellule ou d'une partie d'un bloc, par isolation du bloc. 30 L'invention permet également d'augmenter l'autonomie du véhicule du fait de l'utilisation optimisée des blocs constituant le pack batterie. En effet, si l'un des bloc a atteint son niveau de charge ou de décharge maximum, alors le système permet de l'isoler pour continuer à fonctionner sur les autres blocs.
L'invention permet également de limiter les déperditions lors d'un transfert d'énergie d'un bloc à un autre, optimisant ainsi le rendement énergétique du BMS. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront 5 à l'aide de la description qui suit faite en regard des figures annexées, qui illustrent : - la figure1, par un synoptique, un exemple de pack batterie selon l'invention ; - la figure 2, par un synoptique, un exemple de configuration de pack 10 selon l'invention où tous les blocs sont connectés ; - la figure 3, par un synotique, un exemple de configuration de pack selon l'invention où un seul bloc est déconnecté. La figure 1 illustre par un synoptique un exemple de pack batterie 15 selon l'invention pour un véhicule électrique ou hybride. Le pack illustré comporte N blocs Bi avec 1N-1 et I\16 sur l'exemple illustré, dont seulement quatre blocs référencés B1, B2, B3 et B4 sont représentés sur la figure 1. Chacun des blocs B1, B2, B3 et B4 comporte six cellules Li-ion connectées en série, référencées C11, C12, C13, C14, C15 et C16 dans le 20 bloc B1, référencées C21, C22, C23, C24, C25 et C26 dans le bloc B2, référencées C31, C32, C33, C34, C35 et C36 dans le bloc B3 et référencées C41, C42, C43, C44, C45 et C46 dans le bloc B4. Chacun des blocs B1, B2, B3 et B4 comporte en outre un circuit intégré de mesure de la tension aux bornes de chacune des cellules internes au bloc, ces circuits étant 25 référencés 1C1, 1C2, 1C3 et 1C4 respectivement. Chacun des circuits 1C1, 1C2, 1C3 et 1C4 pouvant mesurer entre 6 et 16 tensions cellules dans le présent exemple non limitatif, dont seulement 6 tensions cellules mesurées sont représentées sur la figure 1, le circuit 1C1 peut avantageusement mesurer la tension aux bornes de chacune des cellules C11, C12, C13, C14, 30 C15 et C16 dans le bloc B1, le circuit 1C2 peut avantageusement mesurer la tension aux bornes de chacune des cellules C21, C22, C23, C24, C25 et C26 dans le bloc B2, le circuit 1C3 peut avantageusement mesurer la tension aux bornes de chacune des cellules C31, C32, C33, C34, C35 et C36 dans le bloc B3, le circuit 1C4 peut avantageusement mesurer la tension aux 35 bornes de chacune des cellules C41, C2, C43, C44, C45 et C46 dans le bloc B4. Chacun des blocs B1, B2, B3 et B4 comporte en outre un module d'équilibrage local référencé M1, M2, M3 et M4 respectivement. Le module M1 permet avantageusement d'équilibrer la charge entre les cellules C11, C12, C13, C14, C15 et C16 dans le bloc B1 à partir des mesures de tension qui lui sont fournies par le circuit 1C1. Le module M2 permet avantageusement d'équilibrer la charge entre les cellules C21, C22, C23, C24, C25 et C26 dans le bloc B2 à partir des mesures de tension qui lui sont fournies par le circuit 1C2. Le module M3 permet avantageusement d'équilibrer la charge entre les cellules C31, C32, C33, C34, C35 et C36 dans le bloc B3 à partir des mesures de tension qui lui sont fournies par le circuit 1C3. Le module M4 permet avantageusement d'équilibrer la charge entre les cellules C41, C2, C43, C44, C45 et C46 dans le bloc B4 à partir des mesures de tension qui lui sont fournies par le circuit 1C4. Il faut bien noter que, sans déroger aux principes de la présente invention, les modules d'équilibrage local M1, M2, M3 et M4 peuvent indifféremment implémenter des solutions d'équilibrage passif par dissipation d'énergie ou des solutions d'équilibrage actif par transfert d'énergie. En effet, l'invention propose de combiner équilibrage local, qu'il soit actif ou passif, avec commutation de blocs.
Dans le présent exemple de réalisation de la figure 1, la commutation de blocs est avantageusement assurée par des commutateurs qui permettent de connecter les N blocs du pack entre eux de manière judicieuse. D'une part, des commutateurs permettent de connecter en série tout ou partie des N blocs du pack. Par exemple, un commutateur SS1 en position fermée permet de relier le pôle négatif d'un bloc BO non représenté sur la figure 1 au pôle positif du bloc B1. Un commutateur SS2 en position fermée permet de relier le pôle négatif du bloc B1 au pôle positif du bloc B2. Un commutateur SS3 en position fermée permet de relier le pôle négatif du bloc B2 au pôle positif du bloc B3. Et un commutateur SS4 en position fermée permet de relier le pôle négatif du bloc B3 au pôle positif du bloc B4. Un commutateur en position fermée non représenté sur la figure 1 permet également de relier le pôle négatif du bloc B4 au pôle positif d'un bloc B5 non représenté sur la figure 1. Pour des raisons de clarté, les commutateurs SSi (ON-1) seront parfois appelés « commutateurs séries » dans la suite de la présente demande. D'autre part, des commutateurs assemblés en parallèle des N blocs du pack permettent, en combinaison avec les commutateurs séries, de déconnecter sélectivement tout ou partie des N blocs du pack. Par exemple, un commutateur PS1 est assemblé en parallèle du bloc B1 de telle sorte que le bloc B1 est déconnecté du pack lorsque le commutateur SS1 est en position ouverte et le commutateur PS1 est en position fermée, le bloc B1 n'étant connecté au pack que lorsque le commutateur SS1 est en position fermée et le commutateur PS1 est en position ouverte. Un commutateur PS2 est assemblé en parallèle du bloc B2 de telle sorte que le bloc B2 est déconnecté du pack lorsque le commutateur SS2 est en position ouverte et le commutateur PS2 est en position fermée, le bloc B2 n'étant connecté au pack que lorsque le commutateur SS2 est en position fermée et le commutateur PS2 est en position ouverte. Un commutateur PS3 est assemblé en parallèle du bloc B3 de telle sorte que le bloc B3 est déconnecté du pack lorsque le commutateur SS3 est en position ouverte et le commutateur PS3 est en position fermée, le bloc B3 n'étant connecté au pack que lorsque le commutateur SS3 est en position fermée et le commutateur PS3 est en position ouverte. Un commutateur PS4 est assemblé en parallèle du bloc B4 de telle sorte que le bloc B4 est déconnecté du pack lorsque le commutateur SS4 est en position ouverte et le commutateur PS4 est en position fermée, le bloc B4 n'étant connecté au pack que lorsque le commutateur SS4 est en position fermée et le commutateur PS4 est en position ouverte. Pour des raisons de clarté, les commutateurs PSi (ON-1) seront parfois appelés « commutateurs parallèles » dans la suite de la présente demande. Les commutateurs sont pilotés de telle sorte que le commutateur série SSi (ON-1) est en position ouverte lorsque le commutateur parallèle PSi est en position fermée et vice-versa. Par exemple, la figure 2 illustre la configuration où tous les modules B1, B2, B3 et B4 sont connectés. Dans l'exemple de la figure 3, les modules B1, B3 et B4 sont connectés, seul le module B2 est déconnecté. Ce pilotage en opposition d'un commutateur série et d'un commutateur parallèle, l'un étant en position ouverte quand l'autre est en position fermée et vice-versa, est assuré par un système de commande non représenté sur la figure 1, qui élabore des ordres de pilotage à l'intention des commutateurs à partir d'informations sur l'état du véhicule. Ce système de commande peut par exemple inclure une intelligence hébergée par un circuit électronique tel qu'un microcontrôleur, ce microcontrôleur pouvant aussi être associé à d'autres systèmes comme le BMS ou un superviseur véhicule. Ce système de commande peut également comporter des « drivers » selon la terminologie anglo-saxonne, qui sont des composants électroniques qui pilotent les commutateurs en fonction de la commande reçue de l'intelligence. En mode de charge, par exemple lorsque le véhicule est connecté à un chargeur ou en cours de freinage récupératif, plusieurs phases de charge peuvent être distinguées dans un même cycle de charge. Dans une première phase de charge, tous les commutateurs séries SSi (ON-1) sont en position fermée et tous les commutateurs parallèles PSi (ON-1) sont en position ouverte comme dans l'exemple de la figure 2 : tous les blocs Bi (ON-1) du pack sont alors connectés et se rechargent. Cette recharge n'est pas uniforme pour tous les blocs Bi (ON-1), car ceux-ci ne présentent pas tous les mêmes caractéristiques et n'ont pas tous la même température. Dans une deuxième phase de charge, le ou les blocs ayant atteint leur niveau de charge limite sous fort courant (e.g. en charge rapide) peuvent être déconnectés en ouvrant leur commutateur série et en fermant leur commutateur parallèle. Ce niveau de charge limite sous fort courant peut être de l'ordre de 70 à 80% du niveau de charge maximale en fonction de la résistance interne des cellules. Dans l'exemple de la figure 3, il s'agit du bloc B2 qui est déconnecté en ouvrant le commutateur série SS2 et en fermant le commutateur parallèle PS2. Il faut noter que, du fait des résistances internes des cellules, ce niveau de charge limite sous fort courant n'est pas le niveau de charge maximal atteignable. Les blocs déconnectés ne sont plus rechargés mais peuvent continuer leur équilibrage local ; les autres blocs restés connectés continuent leur charge. Dans une troisième phase de charge, le ou les blocs déconnectés précédemment peuvent être reconnectés au pack en ouvrant leur commutateur parallèle et en fermant leur commutateur série afin de continuer leur charge sous un courant plus faible, en réduisant progressivement le courant de charge pour atteindre un niveau de charge plus élevé, par dichotomie sur l'intensité du courant de charge par exemple. Par exemple, lorsque la batterie le permet, on peut commencer avec un courant fort de l'ordre de 100A jusqu'à atteindre un niveau de charge de l'ordre de 80%. Lorsque les blocs ont presque tous atteint ce niveau, par exemple lorsque plus de 50% des blocs ont atteint ce niveau, on peut continuer avec un courant plus faible de l'ordre 50A jusqu'à un niveau de charge de l'ordre de 90%. On peut continuer ensuite avec 25A et ainsi de suite, le processus étant interrompu en fonction du temps disponible pour la recharge. Ce cycle peut se reproduire jusqu'à la charge complète maximale du pack ou un peu avant. Ce mode de fonctionnement peut être utilisé à la fois en charge rapide et/ou en charge normale. Il faut bien comprendre que les valeurs de courant données ci- dessus sont données à titre d'exemple non limitatif, car elles dépendent de la taille de la batterie, de la résistance interne de la batterie et éventuellement même de sa température qui a une influence importante sur sa résistance interne.
En mode de décharge, par exemple lorsque le véhicule est en cours de traction, plusieurs phases de charge peuvent également être distinguées dans un même cycle de décharge. Dans une première phase de décharge, tous les commutateurs séries sont en position fermée et tous les commutateurs parallèles sont en position ouverte, comme dans l'exemple de la figure 2 : tous les blocs Bi (0N-1) du pack sont alors connectés et se déchargent. Cette décharge n'est pas uniforme pour tous les blocs car ceux-ci ne présentent pas tous les mêmes caractéristiques et n'ont pas tous la même température. Dans une deuxième phase de décharge, le ou les blocs ayant atteint leur niveau de décharge limite, notamment sous fort courant (supérieur à 50-100A en fonction de la résistance interne des cellules), peuvent être déconnectés en ouvrant leur commutateur série et en fermant leur commutateur parallèle. Dans l'exemple de la figure 3, il s'agit du bloc B2 qui est déconnecté en ouvrant le commutateur série SS2 et en fermant le commutateur parallèle PS2. Les blocs déconnectés ne sont plus déchargés, alors que les autres blocs restés connectés continuent leur décharge. Il faut noter que, du fait des résistances internes des cellules, ce niveau de décharge limite sous fort courant n'est pas le niveau de décharge maximal atteignable, qui peut être de l'ordre de 20% du niveau de décharge limite sous fort courant. Dans une troisième phase de décharge, le ou les blocs déconnectés précédemment peuvent être reconnectés au pack en ouvrant leur commutateur parallèle et en fermant leur commutateur série afin de continuer leur décharge sous un courant plus faible. Ce cycle peut se reproduire jusqu'à la décharge complète maximale du pack. Les commutateurs, qu'il s'agisse des commutateurs séries SSi ou des commutateurs parallèle PSi, peuvent être des transistors à effet de champ, plus connus sous l'acronyme MosFet, car ils présentent de multiples avantages dans le présent exemple de réalisation. D'abord, les MosFets ont une faible résistance à l'état passant, c'est-à-dire en position fermée, cette résistance pouvant descendre jusqu'à 0,7 milli-ohms, exemple non limitatif selon l'état de l'art actuel, typiquement pour une tenue en tension de 40V et un calibre de courant de l'ordre de la centaine d'Ampère. Pour réduire encore les pertes, chaque MosFet peut avantageusement être remplacé par plusieurs MosFets en parallèle, les MosFets étant facilement parallélisables car de coefficient de température positif. Mettre les MosFets en parallèle permet de diviser le courant entre les MosFets et de rendre leur utilisation, avec des pertes maîtrisées, compatible de l'intensité des courants d'équilibrage d'un bloc à un autre qui peuvent aller jusqu'à plusieurs centaines d'ampères dans le cas d'une batterie de traction d'un véhicule électrique ou hybride. De plus, s'agissant de composants à effet de champ, les MosFets nécessitent peu d'énergie pour piloter le passage entre l'état passant et l'état non-passant. Enfin, les MosFets sont des composants d'ores et déjà bien diffusés dans le domaine de l'automobile. Le circuit de puissance, qui inclut notamment les commutateurs séries et parallèles, est dimensionné de façon à être compatible avec des courants d'équilibrage d'un bloc à un autre de plusieurs centaines d'ampères. Il peut être réalisé dans un substrat métallique isolé ou, de façon à avoir un système économique, sur un PCB multicouches (Printed Circuit Board). Avantageusement, il peut être réalisé de façon à simplifier au maximum l'assemblage et la séparation mécanique des blocs entre eux.
Dans un mode de réalisation particulièrement intégré, un bloc complet peut comprendre les cellules, le circuit de mesure des tensions, le module d'équilibrage local ainsi que, sur une même carte, le circuit de puissance incluant les commutateurs séries et parallèles et le système de commande de ces commutateurs. Une liaison de communication reliant les blocs entre eux et avec les autres systèmes du véhicule permet de récupérer les informations sur l'état du véhicule à partir desquelles le système de commande déduit ses ordres de pilotage à l'intention des commutateurs séries et parallèles. Malgré ce haut niveau d'intégration, la masse d'un tel bloc intégré peut être inférieure à 20 kilogrammes, ce qui facilite sa manipulation par un opérateur de maintenance. L'invention a encore pour principal avantage qu'elle contribue à la sécurité des personnes en limitant à la tension d'un seul bloc la tension maximale à laquelle un opérateur de maintenance peut être soumis, tous les commutateurs pouvant être ouverts automatiquement en cas d'accident ou même à chaque fois que le véhicule est mis à l'arrêt. Pour cela, la tension aux bornes de chaque bloc peut être choisie à une valeur inférieure à une tension de sécurité de 60 volts, huit à douze blocs pouvant alors suffire pour atteindre une tension de 400 volts aux bornes de la batterie, une telle tension étant adaptée aux besoins d'un véhicule électrique ou hybride.
De plus, l'invention rend configurable le pack batterie dans lequel chacun des blocs peut être connecté ou déconnecté facilement. Cette configurabilité simplifie les opérations de montage et de démontage d'un bloc du pack et autorise la combinaison de blocs de différentes technologies dans le pack, suite à la défaillance d'un bloc par exemple. Cette configurabilité autorise également une intégration mécanique plus souple du pack dans le véhicule, les blocs de la batterie pouvant être répartis de façon à optimiser l'espace dans l'habitacle ou dans le coffre. Cette configurabilité permet de standardiser les blocs et le pack qui les accueillent, ce pack pouvant accueillir un nombre variable de blocs en fonction de la gamme du véhicule et de l'autonomie attendue dans cette gamme, et par conséquent de réduire les coûts de développement et de logistique.

Claims (12)

  1. REVENDICATIONS1. Dispositif pour équilibrer globalement les niveaux de charge électrique de N blocs de cellules, où I\12, les N blocs étant aptes à être connectés dans un circuit durant une phase de charge pendant laquelle les cellules des blocs connectés accumulent de la charge et durant une phase de décharge pendant laquelle les cellules des blocs connectés restituent la charge sous forme de courant électrique, le dispositif étant caractérisé en ce qu'il comporte au moins un commutateur SSi et un commutateur PSi où ON-1 : - le commutateur SSi étant apte, lorsqu'il est en position fermée et que le commutateur PSi est en position ouverte, à connecter dans le circuit un bloc Bi en série avec les autres blocs, de sorte que le bloc Bi est connecté pendant les phases de charge et de décharge ; - le commutateur PSi étant apte, lorsqu'il est en position fermée et que le commutateur SSi est en position ouverte, à mettre le bloc Bi hors du circuit, de sorte que le bloc Bi est déconnecté si des critères de déconnexion en décharge sont satisfaits durant la phase de décharge ou si des critères de déconnexion en charge sont satisfaits durant la phase de charge, le bloc Bi comportant en outre des moyens pour équilibrer localement les niveaux de charge de ses cellules lorsqu'il est déconnecté.
  2. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens pour équilibrer localement les niveaux de charge des cellules (Cij) du bloc Bi incluent des moyens pour mesurer les tensions aux bornes desdites cellules, de manière à déduire leur niveau de charge.
  3. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens pour mesurer les tensions aux bornes des cellules (Cij) incluent un circuit intégré (ICi) comportant une pluralité de voies de mesure de tension.
  4. 4. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens pour équilibrer localement les niveaux de charge des cellules (Cij) du bloc Bi incluent en outre des moyens (Mi) pour dissiper l'énergie des cellules en surcharge dans ledit bloc.
  5. 5. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens pour équilibrer localement les niveaux de charge des cellules (Cij) du bloc Biincluent en outre des moyens (Mi) pour transférer l'énergie des cellules en surcharge vers d'autres cellules dudit bloc.
  6. 6. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les critères de déconnexion en décharge du bloc Bi incluent de dépasser un niveau de décharge limite du bloc Bi alors que le courant électrique qu'il restitue est supérieur à un seuil donné.
  7. 7. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les critères de déconnexion en décharge du bloc Bi incluent de dépasser le niveau maximum de décharge du bloc Bi alors que le courant électrique qu'il restitue est inférieur à un seuil donné.
  8. 8. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les critères de déconnexion en charge du bloc Bi incluent de dépasser un niveau de charge limite du bloc Bi alors que le courant électrique de charge qui lui est appliqué est supérieur à un seuil donné.
  9. 9. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les critères de déconnexion en charge du bloc Bi incluent de dépasser le niveau maximum de charge du bloc Bi alors que le courant électrique de charge qui lui est appliqué est inférieur à un seuil donné.
  10. 10.Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les cellules sont des cellules lithium-ion.
  11. 11. Batterie de traction pour véhicule électrique ou hybride, caractérisée en ce qu'elle comporte un dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes.
  12. 12.Véhicule électrique ou hybride, caractérisé en ce qu'il comporte une batterie de traction selon la revendication précédente.
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