FR2983354A1 - Method for controlling thermal control system of battery of electric car, involves determining control setpoint based on temperature difference between predicted temperature and maximum permissible temperature of battery at end of charging - Google Patents

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Abstract

The method involves predicting a temperature of a battery (1) on completion of charging, from a measured current temperature of the battery and a load current estimate of the battery. A temperature difference is calculated between the predicted temperature of the battery at the end of charging and a maximum permissible temperature of the battery at the end of charging. A control setpoint to be applied to a thermal control system (10) of the battery is determined based on the calculated temperature difference.

Description

Procédé de régulation de la température d'une batterie de traction d'un véhicule électrique en charge, en particulier lors d'une charge rapide de la batterie La présente invention est relative à un procédé de contrôle d'un système de régulation thermique d'une batterie apte à réguler la température de la batterie selon une consigne de commande. Une application du procédé de l'invention concerne le contrôle du système de régulation thermique d'une batterie de traction d'un véhicule automobile lors de la mise en oeuvre d'une opération de charge rapide ou ultra-rapide de cette 10 dernière (gamme de puissance 20-40-80 kW). Compte tenu de la forte puissance thermique générée lors d'une telle opération de charge rapide ou ultra-rapide de la batterie, il est nécessaire d'effectuer une gestion intelligente du fonctionnement du système de régulation thermique de la batterie en charge, afin notamment de pouvoir toujours garantir 15 que les limites de température de la batterie soient respectées lors de la charge rapide ou ultra-rapide et que le temps de charge soit minimisé. En effet, la performance de la batterie, sa capacité énergétique, son comportement lors de la charge (rendement, échauffement, etc.), ainsi que sa durée de vie dépendent fortement de l'état thermique de la batterie. 20 La mise en place de cette gestion intelligente nécessite de connaître à tout moment la température de la batterie. Des systèmes de commande du refroidissement de la batterie basés sur la mesure de la température de la batterie sont bien connus de l'homme du métier, notamment par l'exemple qu'en donne le document US 6,624,615. La stratégie de commande proposée 25 dans ce document est associée à un système de régulation thermique ayant une architecture de refroidissement à deux étages de ventilateurs pour la batterie en charge rapide. La mise en marche et l'arrêt des deux étages de ventilateurs sont commandés en fonction de la comparaison entre une température mesurée de la batterie et des valeurs de seuils hauts et bas 30 prédéterminés. Aussi, pour fonctionner, ce système repose sur la mesure de la température de la batterie. Or, compte tenu de l'inertie thermique très importante de la batterie, de performances de refroidissement relativement limitées et d'une forte puissance thermique générée lors de la charge rapide ou ultra-rapide, l'évolution de la température de la batterie peut s'avérer être difficilement contrôlable. En l'occurrence, la solution précédemment évoquée basée sur la température mesurée de la batterie, ne permet pas d'anticiper une montée rapide de la température. En effet, lors de la charge rapide, la forte intensité de courant requise peut faire monter la température de batterie très rapidement. Du fait de l'inertie thermique de la batterie, si on attend que la température effectivement mesurée soit élevée pour agir, le refroidissement commandé peut ne pas être suffisant pour évacuer instantanément toute la chaleur produite par la charge rapide et empêcher une augmentation supplémentaire de température. Aussi, le risque existe que la température de batterie augmente de façon excessive, ou plus vraisemblablement que la charge de la batterie soit interrompue ou se fasse à puissance réduite, au détriment de la rapidité de charge. A method for regulating the temperature of a traction battery of a charging electric vehicle, in particular during a rapid charge of the battery The present invention relates to a method for controlling a thermal regulation system of a battery adapted to regulate the temperature of the battery according to a control instruction. An application of the method of the invention concerns the control of the thermal regulation system of a traction battery of a motor vehicle during the implementation of a fast or ultra-fast charge operation of the latter (range power 20-40-80 kW). Given the high thermal power generated during such a fast charging operation or ultra-fast battery, it is necessary to perform intelligent management of the operation of the thermal regulation system of the battery in charge, in particular to always be able to guarantee that the temperature limits of the battery are respected during the fast or super-fast charging and that the charging time is minimized. Indeed, the performance of the battery, its energy capacity, its behavior during charging (performance, heating, etc.), as well as its life depends greatly on the thermal state of the battery. The implementation of this intelligent management requires knowing at all times the temperature of the battery. Battery cooling control systems based on measuring the temperature of the battery are well known to those skilled in the art, in particular by the example given in US 6,624,615. The control strategy proposed in this document is associated with a thermal control system having a two-stage fan cooling architecture for the fast charging battery. The starting and stopping of the two fan stages are controlled according to the comparison between a measured temperature of the battery and predetermined high and low threshold values. Also, to function, this system relies on the measurement of the temperature of the battery. However, given the very high thermal inertia of the battery, relatively limited cooling performance and a high thermal power generated during the fast charge or ultra-fast, the evolution of the temperature of the battery can s prove to be difficult to control. In this case, the previously mentioned solution based on the measured temperature of the battery, does not allow to anticipate a rapid rise in temperature. Indeed, during fast charging, the high current required can increase the battery temperature very quickly. Due to the thermal inertia of the battery, if it is expected that the actual measured temperature is high to act, the controlled cooling may not be sufficient to instantly evacuate all the heat produced by the fast charge and prevent further temperature increase . Also, the risk exists that the battery temperature increases excessively, or more likely that the charge of the battery is interrupted or is done at reduced power, to the detriment of the speed of charge.

Une autre alternative serait de commander le système de refroidissement à son niveau le plus élevé à tout moment, c'est-à-dire avec les deux étages de ventilateurs systématiquement mis en marche, tant que la charge rapide de la batterie est activée et ce, même si la température de la batterie n'est pas très élevée. Cependant, en fonction du régime de charge et du temps de charge restant, la batterie est amenée à produire une quantité de chaleur supplémentaire plus ou moins grande et il n'est pas exclu qu'elle n'ait pas à subir d'augmentation excessive de température, même sans refroidissement ou encore en présence d'un refroidissement modéré. Dans ce cas, la consommation d'énergie par le système résultant d'un refroidissement fort est une perte inutile. Dans ce contexte, la présente invention a pour but de proposer un procédé de contrôle du système de régulation thermique de la batterie, exempt de l'une au moins des limitations précédemment évoquées. En particulier, un but de l'invention est de contrôler le fonctionnement du système de régulation thermique de la batterie en évitant tout risque d'augmentation excessive de la température de la batterie, tout en permettant de dimensionner au plus juste les performances de régulation thermique, en vue d'optimiser la consommation d'énergie par le système. Another alternative would be to control the cooling system at its highest level at any time, that is with the two stages of fans systematically turned on, as long as the rapid charge of the battery is activated and this , even if the temperature of the battery is not very high. However, depending on the charging regime and the remaining charging time, the battery is required to produce a greater or lesser amount of additional heat and it can not be excluded that it will not have to undergo an excessive increase. temperature, even without cooling or in the presence of moderate cooling. In this case, the energy consumption by the system resulting from a strong cooling is an unnecessary waste. In this context, the purpose of the present invention is to propose a method of controlling the thermal regulation system of the battery, free from at least one of the limitations mentioned above. In particular, an object of the invention is to control the operation of the thermal regulation system of the battery by avoiding any risk of excessive increase of the temperature of the battery, while allowing to dimension more accurately temperature control performance , in order to optimize energy consumption by the system.

A cette fin, le procédé de l'invention, par ailleurs conforme à la définition générique qu'en donne le préambule ci-dessus, est essentiellement caractérisée en ce qu'il comprend une étape de prédiction d'une température de la batterie en fin de charge, à partir d'une température courante mesurée de la batterie et d'un courant de charge prévisionnel de la batterie, une étape de calcul d'un écart de température entre la température prédite en fin de charge et une température maximale autorisée de la batterie en fin de charge, et une étape de détermination de la consigne de commande à appliquer au système de régulation thermique de la batterie en fonction de l'écart de température calculé. Grâce à cette combinaison d'étapes, le fonctionnement du système de régulation thermique de la batterie, en particulier son refroidissement, peut être adapté non seulement à la température de la batterie déjà atteinte et mesurée, mais aussi à la température future prévisionnelle à laquelle est censée être la batterie en fin de charge, en tenant compte des données du cycle de charge prévisionnel de la batterie. Ainsi, en tenant compte de l'état, notamment la température, vers lequel le système va évoluer, le procédé de l'invention permet d'agir par anticipation lorsqu'il y a un risque d'augmentation excessive de la température pour que l'évolution de la température de batterie se situe toujours en dessous des limites acceptables autorisées, de manière à garantir un bon déroulement de la charge rapide, d'une part et une bonne conservation de la batterie, d'autre part. Elle permet en outre d'ajuster la performance du refroidissement au juste nécessaire et permet ainsi d'optimiser la consommation d'énergie tout en minimisant le temps de charge. For this purpose, the method of the invention, moreover in conformity with the generic definition given in the preamble above, is essentially characterized in that it comprises a step of predicting a temperature of the battery at the end charging, from a measured current temperature of the battery and a predicted charging current of the battery, a step of calculating a temperature difference between the predicted temperature at the end of charging and a maximum authorized temperature of the battery at the end of charging, and a step of determining the control setpoint to be applied to the thermal control system of the battery according to the calculated temperature difference. Thanks to this combination of steps, the operation of the thermal regulation system of the battery, in particular its cooling, can be adapted not only to the temperature of the battery already reached and measured, but also to the expected future temperature at which is supposed to be the end of charge battery, taking into account the data of the forecast charge cycle of the battery. Thus, taking into account the state, in particular the temperature, towards which the system will evolve, the method of the invention makes it possible to act in anticipation when there is a risk of excessive temperature increase so that the The evolution of the battery temperature is always below the acceptable permissible limits, so as to ensure a good rapid charging, on the one hand and a good conservation of the battery, on the other hand. It also makes it possible to adjust the cooling performance to just what is needed, thereby optimizing energy consumption while minimizing charging time.

Avantageusement, la consigne de commande est choisie séquentiellement parmi au moins une consigne de non refroidissement de la batterie, une consigne de refroidissement de la batterie à un premier niveau de refroidissement, une consigne de refroidissement de la batterie à un deuxième niveau de refroidissement de la batterie, supérieur au premier niveau de refroidissement, de sorte à permettre de contenir la température de la batterie prédite en fin de charge en deçà de la température maximale autorisée de la batterie en fin de charge. De préférence, une consigne de réduction du courant de charge de la batterie est donnée lorsque la température de la batterie prédite en fin de charge avec la consigne de refroidissement de la batterie au deuxième niveau de refroidissement est supérieure à la température maximale autorisée de la batterie en fin de charge de la batterie. Le courant de charge prévisionnel est avantageusement une valeur maximale de courant, fonction de l'état de charge instantané de la batterie et de la température courante mesurée de la batterie. Selon un mode de réalisation, l'étape de prédiction de la température de la batterie en fin de charge inclut d'estimer l'évolution de la température de la batterie entre un instant courant et un instant de fin de charge en utilisant un modèle thermique dynamique de l'ensemble constitué par la batterie et le système de régulation thermique, le modèle thermique dynamique comportant un mode de régulation thermique configurable parmi au moins un mode sans refroidissement, un premier mode de régulation correspondant à un premier niveau de refroidissement de la batterie et un deuxième mode de régulation correspondant à un deuxième niveau de refroidissement de la batterie, supérieur au premier niveau de refroidissement. Avantageusement, la configuration du mode de régulation thermique utilisé pour prédire la température de la batterie en fin de charge est fonction de la consigne de commande appliquée au système de régulation thermique de la 20 batterie. De préférence, le modèle thermique dynamique reçoit en entrée des informations concernant un état de charge initial de la batterie, la température initiale de la batterie, la température initiale d'un circuit de circulation de fluide caloporteur du système de régulation thermique de la batterie et la température 25 de l'air ambiant. Avantageusement, le procédé peut être exécuté périodiquement jusqu'à un instant de fin de charge de la batterie, par exemple une fois par seconde. De préférence, le procédé est exécuté lorsque la batterie est en charge rapide. 30 D'autres particularités et avantages de l'invention ressortiront clairement de la description qui en est faite ci-après, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la Figure 1 représente de façon schématique un exemple de système de régulation thermique dans lequel le procédé selon l'invention peut être mis en oeuvre ; - la Figure 2 illustre par un organigramme un algorithme de pilotage prédictif de refroidissement de la batterie conforme à un exemple de mise en oeuvre du procédé de contrôle selon l'invention; - la Figure 3 représente de façon schématique un exemple de moyen de calcul pour la détermination du courant de charge prévisionnel de la batterie pour la mise en oeuvre du procédé de contrôle selon l'invention ; - la Figure 4 représente de façon schématique un exemple de moyen de calcul d'un modèle thermique de la batterie et du système de régulation thermique de la batterie, pouvant entrer dans la constitution du procédé de contrôle selon l'invention. La figurel représente de façon schématique un exemple de système de régulation thermique 10 d'une batterie 1, notamment pour véhicule automobile électrique ou hybride, auquel peut être associé le procédé de contrôle selon l'invention. Selon l'exemple de la figure 1, le système de régulation thermique 10 de la batterie comporte deux dispositifs de refroidissement 11 et 12, correspondant respectivement à un premier niveau de refroidissement (Niveau 1) et à un deuxième niveau de refroidissement (Niveau 2). Le premier niveau de refroidissement est de préférence moins performant et moins consommateur en énergie électrique et est prévu pour être sollicité pour un besoin de refroidissement faible de la batterie, tandis que le deuxième niveau de refroidissement est plus performant mais aussi plus consommateur en énergie électrique et est donc réservé à un besoin de refroidissement de la batterie plus important. Un circuit 13 de circulation de fluide caloporteur passant au travers la batterie 1 est commun aux deux dispositifs de refroidissement 11 et 12. Bien entendu, le nombre de niveaux de refroidissement n'est pas limitatif et le principe de l'invention qui sera détaillé plus loin peut être étendu à une pluralité de niveaux de refroidissement. A titre d'exemple, le premier dispositif de refroidissement 11 peut comprendre un radiateur équipé d'un moto-ventilateur et le deuxième dispositif de refroidissement peut comprendre un échangeur muni d'un circuit frigorifique. En variante, le système de régulation thermique à multiples niveaux de refroidissement peut être mis en oeuvre par l'intermédiaire d'un moto-ventilateur à vitesses multiples et/ou par un compresseur de circuit frigorifique à vitesses multiples et/ou à vitesse variable. Le système de régulation thermique de la batterie peut en outre comprendre un dispositif de chauffage 14, apte à être sollicité pour chauffer la batterie lorsque la température de cette dernière est trop basse, par exemple lors de la mise en oeuvre de cycles de préchauffage avec ou sans charge de la batterie. Le dispositif de chauffage 14 est connecté au circuit 13 de circulation du fluide caloporteur, en parallèle avec les deux dispositifs de refroidissement 11 et 12. Des électrovannes (non représentées) sont placées sur le circuit pour permettre la circulation du fluide uniquement dans la branche du dispositif de refroidissement ou de chauffage sollicité. Le procédé de contrôle du système de régulation thermique de la batterie est mis en oeuvre au cours de la phase principale de charge de la batterie, durant laquelle les différents niveaux de refroidissement peuvent être activés. Selon l'état thermique de la batterie au début de la charge, la phase principale de charge de la batterie peut être précédée d'une phase de préchauffage avec ou sans charge de de la batterie ou encore d'une phase de pré-refroidissement sans charge. Advantageously, the control setpoint is sequentially selected from at least one non-cooling setpoint of the battery, a cooling setpoint of the battery at a first cooling level, a cooling setpoint of the battery at a second cooling level of the battery. battery, higher than the first level of cooling, so as to contain the predicted battery temperature at the end of charging below the maximum allowed temperature of the battery at the end of charging. Preferably, a set point for reducing the charge current of the battery is given when the temperature of the battery predicted at the end of charging with the cooling setpoint of the battery at the second cooling level is higher than the maximum allowed temperature of the battery. at the end of charging the battery. The expected charging current is advantageously a maximum current value, a function of the instantaneous charge state of the battery and the measured current temperature of the battery. According to one embodiment, the step of predicting the temperature of the battery at the end of charging includes estimating the evolution of the temperature of the battery between a current instant and an end of charge moment by using a thermal model dynamic of the assembly constituted by the battery and the thermal regulation system, the dynamic thermal model comprising a configurable thermal regulation mode among at least one mode without cooling, a first regulation mode corresponding to a first level of cooling of the battery and a second regulation mode corresponding to a second level of cooling of the battery, higher than the first level of cooling. Advantageously, the configuration of the thermal regulation mode used to predict the temperature of the battery at the end of charging is a function of the control setpoint applied to the thermal regulation system of the battery. Preferably, the dynamic thermal model receives as input information concerning an initial state of charge of the battery, the initial temperature of the battery, the initial temperature of a coolant circulation circuit of the thermal regulation system of the battery and the temperature of the ambient air. Advantageously, the method may be periodically executed until a time of end of charge of the battery, for example once a second. Preferably, the method is executed when the battery is fast charging. Other features and advantages of the invention will emerge clearly from the description which is given hereinafter, by way of indication and in no way limiting, with reference to the appended drawings in which: FIG. 1 schematically represents an example of thermal regulation system in which the method according to the invention can be implemented; FIG. 2 illustrates, by a flowchart, a predictive control algorithm for cooling the battery according to an exemplary implementation of the control method according to the invention; FIG. 3 schematically represents an exemplary calculation means for determining the predicted charging current of the battery for implementing the control method according to the invention; FIG. 4 schematically represents an example of means for calculating a thermal model of the battery and of the thermal regulation system of the battery, which may form part of the constitution of the control method according to the invention. The figure represents schematically an example of a thermal regulation system 10 of a battery 1, in particular for an electric or hybrid motor vehicle, to which the control method according to the invention can be associated. According to the example of FIG. 1, the thermal regulation system 10 of the battery comprises two cooling devices 11 and 12 corresponding respectively to a first level of cooling (Level 1) and a second level of cooling (Level 2). . The first level of cooling is preferably less efficient and less consuming in electrical energy and is intended to be used for a need for low cooling of the battery, while the second level of cooling is more efficient but also more energy consuming and is therefore reserved for a greater need for cooling the battery. A heat transfer fluid circulating circuit 13 passing through the battery 1 is common to the two cooling devices 11 and 12. Of course, the number of cooling levels is not limiting and the principle of the invention will be detailed more far can be extended to a plurality of cooling levels. By way of example, the first cooling device 11 may comprise a radiator equipped with a fan motor and the second cooling device may comprise an exchanger equipped with a cooling circuit. Alternatively, the multi-level cooling thermal control system can be implemented via a multi-speed motor fan and / or a multi-speed and / or variable speed refrigerant circuit compressor. The thermal regulation system of the battery may further comprise a heating device 14, able to be biased to heat the battery when the temperature of the latter is too low, for example during the implementation of preheating cycles with or without charge of the battery. The heating device 14 is connected to the circuit 13 for circulating the heat transfer fluid, in parallel with the two cooling devices 11 and 12. Solenoid valves (not shown) are placed on the circuit to allow the circulation of the fluid only in the branch of the cooling or heating device solicited. The control method of the thermal regulation system of the battery is implemented during the main phase of charging the battery, during which the different levels of cooling can be activated. Depending on the thermal state of the battery at the beginning of the charge, the main charging phase of the battery may be preceded by a preheating phase with or without charge of the battery or a pre-cooling phase without charge.

La Figure 2 représente un organigramme d'un algorithme conforme à un mode de mise en oeuvre du procédé de contrôle selon l'invention. Cet algorithme vise à exécuter un pilotage prédictif des différents modes de refroidissement de la batterie, basé sur un calcul de prédiction d'une température de la batterie prédite en fin de charge, effectué à partir d'une température courante mesurée de la batterie et d'un courant de charge prévisionnel de la batterie, comme il sera expliqué plus en détail ci-après. L'algorithme de pilotage prédictif est exécuté en boucle de façon périodique, par exemple une fois par seconde, afin d'ajuster en permanence la consigne de commande du système de régulation thermique et le calcul de prédiction de la température prédite en fin de charge, selon l'état réel de la batterie (température et cycle de charge). Le calcul de prédiction est réalisé sur la durée entre l'instant courant et l'instant de fin de charge. La consigne de commande du système de régulation thermique de la batterie sortant de chaque boucle est appliquée et maintenue jusqu'à la fin de la boucle suivante. FIG. 2 represents a flowchart of an algorithm according to an embodiment of the control method according to the invention. This algorithm aims to perform a predictive control of the different cooling modes of the battery, based on a calculation of prediction of a predicted battery temperature at the end of charging, performed from a measured current temperature of the battery and the battery. a predicted charge current of the battery, as will be explained in more detail below. The predictive control algorithm is executed in a loop periodically, for example once a second, in order to continuously adjust the control setpoint of the thermal control system and the calculation of prediction of the predicted temperature at the end of charging, according to the actual state of the battery (temperature and charge cycle). The prediction calculation is performed over the time between the current instant and the end of charging time. The control instruction of the thermal regulation system of the battery leaving each loop is applied and maintained until the end of the next loop.

L'algorithme de pilotage prédictif comprend les étapes illustrées à la figure 2. Selon la configuration retenue du système de régulation thermique de la batterie, l'algorithme est construit de sorte à envisager séquentiellement les hypothèses suivantes d'un mode sans refroidissement, puis d'un premier mode de régulation thermique correspondant au premier niveau de refroidissement (Niveau 1) de la batterie, puis enfin d'un deuxième mode de régulation correspondant au deuxième niveau de refroidissement de la batterie (Niveau 2), et à effectuer le calcul de prédiction correspondant (par simulation) de la température prédite de la batterie en fin de charge, en fonction du cycle de charge à appliquer. Soient Tb(t) la température courante mesurée de la batterie, Tbpr la température prédite de la batterie en fin de charge et Tbm la température maximale autorisée de la batterie en fin de charge. L'objectif visé par l'algorithme de pilotage prédictif est de maintenir la température prédite en fin de charge Tbpr sous la limite maximale autorisée Tbm. Aussi, tant que cet objectif (Tbpr<Tbm) est atteint dans le mode sans refroidissement de la batterie, une consigne de non refroidissement de la batterie sera retenue (cf. étape 1 de l'algorithme illustré à la figure 2). Si l'objectif visé (Tbpr<Tbm) nécessite d'appliquer le mode de refroidissement correspondant au premier niveau de refroidissement (Niveau 1) ou au deuxième niveau de refroidissement (Niveau 2), la consigne correspondante est fournie, en retenant dans l'ordre le niveau de refroidissement le plus faible suffisant pour atteindre l'objectif visé (cf. étape 2 de l'algorithme illustré à la figure 2). Enfin, si l'objectif visé (Tbpr<Tbm) ne peut être atteint même dans le mode de refroidissement correspondant au niveau de refroidissement le plus fort (Niveau 2), une réduction de charge est alors recherchée jusqu'à ce que l'objectif soit atteint, puis une consigne de réduction de charge est fournie à un module de contrôle de charge de la batterie (cf. étape 3 de l'algorithme illustré à la figure 2). Puisque le calcul de prédiction par simulation à chaque étape 1, 2 et 3 de la température prédite de la batterie en fin de charge requiert la connaissance du cycle de charge à appliquer et donc de l'évolution du courant de charge prévisionnel 1(t), ce dernier dépendant lui-même à son tour de la température de la batterie Tb(t) et de l'état de charge SOC(t) de la batterie à chaque instant, comme illustré en figure 3, deux boucles d'itération b1 et b2, respectivement sur l'état de charge de la batterie et la température de la batterie, sont utilisées en association avec la prévision du cycle de charge et la simulation de la température prédite de la batterie en fin de charge, afin d'assurer la cohérence entre les profiles d'état de charge et de température de la batterie, qui sont d'une part, les conséquences du cycle de charge et, d'autre part, les données requises en entrée pour prévoir le cycle de charge I(t). Les différentes sous-étapes de l'algorithme, se répétant à chaque étape 1, 2 et 3, vont maintenant être explicitées plus en détail. La sous-étape S1 d'actualisation du cycle de charge consiste à déterminer l'évolution du courant de charge prévisionnel I=I(t) qui reste à appliquer au cours du cycle de charge entre l'instant courant et l'instant de fin de charge. Par défaut, le module de contrôle de charge de la batterie, implanté au niveau de l'unité de contrôle du véhicule, est en mesure de calculer, en fonction de l'état de charge (SOC) de la batterie et de sa température à chaque instant, le courant maximal acceptable par la batterie pour une charge à courant régulé au courant maximal. Ce courant représente en fait le courant à ne pas dépasser pour assurer une charge optimisée de la batterie sans dégradation. Il est recalculé en continu. En effet, au fur et à mesure de la charge de la batterie, son état de charge augmente. De manière connue, on peut déterminer l'état de charge (SOC) de la batterie, par exemple en fonction de la température de la batterie et de la tension aux bornes de la batterie. Par ailleurs, le courant maximal de charge dépend de la température de la batterie et croît avec celle-ci. Aussi, on est en mesure de calculer le courant de charge prévisionnel I(t), connaissant la cartographie de l'évolution du courant maximal à utiliser pendant la phase de charge, en fonction de la température Tb(t) et de l'état de charge SOC(t) de la batterie à chaque instant, comme illustré à la figure 3. La sous-étape S2 consiste à actualiser le profil de l'état de charge (SOC) de la batterie et la sous-étape suivante S3 consiste à vérifier sa convergence. La détermination du cycle de charge prévisionnel à la sous-étape précédente S1 permet de reconstituer le profil de l'état de charge de la batterie de la manière suivante : SOC (t) = SOC(0) + 1/Q *1I(t) dt avec SOC(0) la valeur initiale de l'état de charge et Q la capacité totale de la batterie. The predictive control algorithm comprises the steps illustrated in FIG. 2. According to the configuration of the battery thermal regulation system, the algorithm is constructed so as to sequentially envisage the following hypotheses of a mode without cooling, then of a first thermal regulation mode corresponding to the first cooling level (Level 1) of the battery, then finally to a second regulation mode corresponding to the second level of cooling of the battery (Level 2), and to performing the calculation of corresponding prediction (by simulation) of the predicted temperature of the battery at the end of charging, according to the charging cycle to be applied. Let Tb (t) be the current measured temperature of the battery, Tbpr the predicted temperature of the battery at the end of charging and Tbm the maximum allowed temperature of the battery at the end of charging. The objective of the predictive control algorithm is to maintain the predicted temperature at the end of the charge Tbpr below the maximum allowed limit Tbm. Also, as long as this objective (Tbpr <Tbm) is reached in the non-cooling mode of the battery, a non-cooling setpoint of the battery will be retained (see step 1 of the algorithm illustrated in FIG. 2). If the target (Tbpr <Tbm) requires applying the cooling mode corresponding to the first cooling level (Level 1) or the second cooling level (Level 2), the corresponding setpoint is provided, retaining in the order the lowest cooling level sufficient to achieve the intended goal (see step 2 of the algorithm shown in Figure 2). Finally, if the target objective (Tbpr <Tbm) can not be reached even in the cooling mode corresponding to the highest cooling level (Level 2), a load reduction is then sought until the objective is reached, then a load reduction instruction is supplied to a battery charge control module (see step 3 of the algorithm illustrated in Figure 2). Since the calculation of prediction by simulation at each stage 1, 2 and 3 of the predicted temperature of the battery at the end of charge requires knowledge of the charge cycle to be applied and therefore of the evolution of the forecast charge current 1 (t) , the latter itself depending in turn on the temperature of the battery Tb (t) and the state of charge SOC (t) of the battery at each instant, as illustrated in FIG. 3, two iteration loops b1 and b2, respectively on the state of charge of the battery and the temperature of the battery, are used in association with the forecast of the charge cycle and the simulation of the predicted temperature of the battery at the end of charge, in order to ensure the coherence between the state of charge and temperature profiles of the battery, which are, on the one hand, the consequences of the charge cycle and, on the other hand, the data required at the input to predict the charge cycle I ( t). The different substeps of the algorithm, repeated at each step 1, 2 and 3, will now be explained in more detail. The sub-step S1 for updating the charging cycle consists in determining the evolution of the forecast charging current I = I (t) that remains to be applied during the charging cycle between the current instant and the end time. charge. By default, the battery charge control module, installed at the vehicle control unit, is able to calculate, depending on the state of charge (SOC) of the battery and its temperature to at each instant, the maximum current acceptable by the battery for a regulated current charge at the maximum current. This current is actually the current not to exceed to ensure an optimized charge of the battery without degradation. It is recalculated continuously. Indeed, as and when the battery charge, its state of charge increases. In a known manner, it is possible to determine the state of charge (SOC) of the battery, for example as a function of the temperature of the battery and the voltage at the terminals of the battery. Furthermore, the maximum charging current depends on the temperature of the battery and increases with it. Also, it is possible to calculate the forecast load current I (t), knowing the mapping of the evolution of the maximum current to be used during the charging phase, as a function of the temperature Tb (t) and the state charge SOC (t) of the battery at each instant, as shown in Figure 3. The substep S2 is to update the profile of the state of charge (SOC) of the battery and the next substep S3 consists to check its convergence. The determination of the predicted charge cycle in the previous substep S1 makes it possible to reconstruct the profile of the state of charge of the battery in the following manner: SOC (t) = SOC (0) + 1 / Q * 1I (t ) with SOC (0) the initial value of the state of charge and Q the total capacity of the battery.

L'itération sur l'état de charge de la batterie et la condition de convergence ISOC(l+1)(t) - SOC(l)(t)I <cl garantit la cohérence du profil de l'état de charge déterminé, permettant de faire une bonne prévision du cycle de charge. La sous-étape S4 consiste à effectuer le calcul de prédiction de la température prédite de la batterie en fin de charge Tbpr. Il s'agit donc de prévoir l'évolution de la température de la batterie entre l'instant courant, correspondant à la température mesurée par un capteur de température de la batterie, et un instant de fin de charge, en fonction de l'estimation précédemment effectuée du courant, de charge prévisionnel. Pour ce faire, on utilise un modèle thermique dynamique de l'ensemble batterie - système de régulation thermique, capable d'être utilisé en plusieurs configurations, selon le mode de régulation thermique de la batterie choisi pour effectuer le calcul de prédiction, parmi le mode sans refroidissement, le premier mode de régulation correspondant au premier niveau de refroidissement (Niveau 1) et le deuxième mode de régulation correspondant au deuxième niveau de refroidissement (Niveau 2). Ce modèle est bien entendu propre au dispositif de refroidissement utilisé. La figure 4 représente de façon schématique et détaillé ce modèle thermique 20 pour un dispositif particulier. Ce modèle est donc utilisé pour simuler l'évolution de la température de la batterie et déterminer la température prédite de la batterie en fin de charge. A cet effet, comme visible sur la figure 4, le modèle comprend : Une première unité de calcul de puissance 21, qui détermine la puissance thermique Pth dégagée par la batterie. Cette unité de calcul 21 reçoit, en entrée, des informations concernant un état de charge initial SOCo de la batterie, le cycle de charge estimé, correspondant au courant de charge prévisionnel I(t), et la température moyenne de la batterie Tb. L'unité de calcul 21 effectue le calcul de Pth de la manière suivante : Pth = I2*R = I2*R, avec R la résistance interne de la batterie. Une deuxième unité de calcul de puissance 22, qui détermine la puissance de refroidissement Pref, évacuée du circuit de circulation du fluide caloporteur auquel est connecté le dispositif de refroidissement vers l'air ambiant. Cette unité reçoit, en entrée, des informations concernant la température moyenne du circuit de circulation du fluide caloporteur Tc et la température de l'air ambiant Ta, supposée constante durant le cycle de charge rapide de la batterie. On a Pref = KS*(Tc-Ta), avec la quantité KS, qui caractérise l'échange global entre le circuit de circulation du fluide caloporteur et l'air ambiant. Elle est propre à chaque mode de refroidissement (sans, niveau 1 et niveau 2), et pour chaque mode elle est fonction des paramètres de fonctionnement tels que : débit d'eau, vitesse du ventilateur de refroidissement, vitesse ou cylindrée du compresseur. Une unité de calcul 23 de l'évolution de la température Tc du circuit de circulation du fluide caloporteur. Cette unité reçoit, en entrée, des informations concernant la température initiale du circuit de circulation du fluide caloporteur Tco, la puissance de refroidissement Pref et la puissance thermique Pech évacuée de la batterie vers le circuit de circulation du fluide caloporteur. L'unité 23 effectue son calcul d'évolution de la température du circuit de circulation du fluide caloporteur à partir de la relation suivante : (MCp)c*dTc/dt = Pech - Pref, où (MCp), représente l'inertie thermique du fluide caloporteur (hors de la batterie). Une unité de calcul de prédiction 24, qui détermine l'évolution de la température de la batterie Tb jusqu'à l'instant de fin de charge selon le cycle de charge estimé, permettant de fournir la température prédite de la batterie en fin de charge Tbpr. Cette unité reçoit, en entrée, des informations concernant la température moyenne de la batterie Tb, la température de la batterie initiale Tbo, la température moyenne du circuit de circulation du fluide caloporteur Tc et la puissance thermique Pth dégagée par la batterie. Cette unité de calcul 24 effectue un premier calcul de la puissance thermique Pech évacuée de la batterie vers le circuit de circulation du fluide caloporteur, à partir de la température moyenne de la batterie Tb et de la température moyenne du circuit de circulation du fluide caloporteur Tc : Pech = HS*(Tb-Tc), où HS caractérise l'échange global entre batterie et le circuit de circulation du fluide caloporteur. C'est une fonction croissante du débit de fluide D, HS=f(D). Pour le mode sans refroidissement, on prend la valeur HS=0 pour D=0. Puis, l'unité 24 effectue son calcul d'évolution de la température de la batterie à partir de la relation suivante : (MCp)b*dTb/dt = Pth - Pech, où (MCp)b représente l'inertie thermique de batterie. La sous-étape suivante S5 de l'algorithme illustré à la figure 2 consiste à vérifier la convergence de la température de la batterie. La boucle d'itération sur la température de la batterie et la condition de convergence ITb(i+1)(t) - Tb(i)(t)I <c2 garantit la cohérence de la température, permettant de faire une bonne prévision du cycle de charge et, par conséquent, de la température elle-même. Puis, on calcule dans une sous-étape S6, un écart de température entre la température prédite de la batterie Tbpr en fin de charge et une température 10 maximale autorisée de la batterie Tbm en fin de charge. Cette comparaison entre la température prédite Tbpr en fin de charge et la température maximale autorisée Tbm en fin de charge permet de déterminer la consigne de commande à appliquer au système de régulation thermique de la batterie, qui est choisie de manière séquentielle comme expliqué plus haut parmi une 15 consigne de non refroidissement, une consigne de refroidissement au premier niveau de refroidissement (Niveau 1) et une consigne de refroidissement au deuxième niveau de refroidissement (Niveau 2), de manière que la température de la batterie prédite Tbpr en fin de charge soit toujours contenue en deçà de la température maximale autorisée de la batterie Tbm en fin de charge.The iteration on the state of charge of the battery and the convergence condition ISOC (l + 1) (t) - SOC (1) (t) I <cl guarantees the coherence of the profile of the determined state of charge, to make a good forecast of the charge cycle. The substep S4 consists in performing the prediction calculation of the predicted temperature of the battery at the end of charging Tbpr. It is therefore necessary to predict the evolution of the temperature of the battery between the current instant, corresponding to the temperature measured by a battery temperature sensor, and a time of end of charging, depending on the estimate. previously performed current, expected load. To do this, we use a dynamic thermal model of the battery assembly - thermal regulation system, capable of being used in several configurations, according to the thermal regulation mode of the battery chosen to perform the prediction calculation, among the mode without cooling, the first control mode corresponding to the first level of cooling (Level 1) and the second mode of regulation corresponding to the second level of cooling (Level 2). This model is of course specific to the cooling device used. FIG. 4 schematically and in detail shows this thermal model for a particular device. This model is thus used to simulate the evolution of the temperature of the battery and to determine the predicted temperature of the battery at the end of charging. For this purpose, as shown in Figure 4, the model comprises: A first power calculation unit 21, which determines the thermal power Pth released by the battery. This calculation unit 21 receives, as input, information concerning an initial charge state SOCo of the battery, the estimated charging cycle, corresponding to the forecast charging current I (t), and the average temperature of the battery Tb. The calculation unit 21 performs the calculation of Pth as follows: Pth = I2 * R = I2 * R, with R the internal resistance of the battery. A second power calculation unit 22, which determines the cooling power Pref, discharged from the circulation circuit of the heat transfer fluid to which the cooling device is connected to the ambient air. This unit receives, as input, information concerning the average temperature of the coolant circulation circuit Tc and the ambient air temperature Ta, assumed to be constant during the rapid charging cycle of the battery. We have Pref = KS * (Tc-Ta), with the quantity KS, which characterizes the global exchange between the circulation circuit of the coolant and the ambient air. It is specific to each mode of cooling (without, level 1 and level 2), and for each mode it is a function of the operating parameters such as: water flow, speed of the cooling fan, speed or displacement of the compressor. A calculation unit 23 for the evolution of the temperature Tc of the coolant circulation circuit. This unit receives, as input, information relating to the initial temperature of the heat transfer fluid circulation circuit Tco, the cooling power Pref and the thermal power Pech evacuated from the battery to the circulation circuit of the heat transfer fluid. The unit 23 performs its calculation of the temperature evolution of the coolant circulation circuit from the following relation: (MCp) c * dTc / dt = Pech - Pref, where (MCp), represents the thermal inertia coolant (out of the battery). A prediction calculation unit 24, which determines the evolution of the temperature of the battery Tb until the end of charging time according to the estimated charge cycle, to provide the predicted temperature of the battery at the end of charge Tbpr. This unit receives, as input, information relating to the average temperature of the battery Tb, the temperature of the initial battery Tbo, the average temperature of the coolant circulation circuit Tc and the thermal power Pth released by the battery. This calculation unit 24 performs a first calculation of the thermal power Pech evacuated from the battery to the circulation circuit of the coolant, from the average temperature of the battery Tb and the average temperature of the circulation circuit of the heat transfer fluid Tc : Pech = HS * (Tb-Tc), where HS characterizes the global exchange between the battery and the circulation circuit of the coolant. This is an increasing function of fluid flow D, HS = f (D). For the mode without cooling, we take the value HS = 0 for D = 0. Then, the unit 24 performs its calculation of the evolution of the battery temperature from the following relation: (MCp) b * dTb / dt = Pth-Pech, where (MCp) b represents the thermal inertia of battery . The following substep S5 of the algorithm illustrated in FIG. 2 consists of checking the convergence of the temperature of the battery. The iteration loop on the battery temperature and the convergence condition ITb (i + 1) (t) - Tb (i) (t) I <c2 guarantees the coherence of the temperature, making it possible to make a good prediction of the charge cycle and, therefore, the temperature itself. Then, in a substep S6, a temperature difference is calculated between the predicted temperature of the battery Tbpr at the end of charging and a maximum authorized temperature of the battery Tbm at the end of charging. This comparison between the predicted temperature Tbpr at the end of charging and the maximum permissible temperature Tbm at the end of charging makes it possible to determine the control setpoint to be applied to the thermal regulation system of the battery, which is chosen sequentially as explained above from a non-cooling set point, a cooling setpoint at the first cooling level (Level 1) and a cooling setpoint at the second cooling level (Level 2), so that the temperature of the battery predicts Tbpr at the end of charge is always contained below the maximum permitted temperature of the Tbm battery at the end of charging.

20 Cependant, si l'application de la consigne de commande du mode de refroidissement le plus fort (Niveau 2) ne permet pas de maintenir la température de la batterie prédite en fin de charge dans les limites autorisées, une minoration du cycle de charge prévisionnelle est envisagée progressivement, jusqu'à ce que la température prédite en fin de charge soit 25 contenue dans les limites. La consigne de réduction de charge est alors fournie au module de contrôle de charge de la batterie (étape 3). However, if the application of the control command of the strongest cooling mode (Level 2) does not make it possible to maintain the temperature of the predicted battery at the end of charging within the allowed limits, a reduction in the forecast charging cycle is considered progressively, until the temperature predicted at the end of charge is contained within the limits. The charge reduction instruction is then supplied to the battery charge control module (step 3).

Claims (10)

REVENDICATIONS1. Procédé de contrôle d'un système de régulation thermique (10) d'une batterie (1) apte à réguler la température de la batterie en charge selon une 5 consigne de commande, caractérisé en ce qu'il comprend une étape (S4) de prédiction d'une température de la batterie (Tbpr) en fin de charge, à partir d'une température courante mesurée de la batterie (Tb(t)) et d'un courant de charge (I(t)) prévisionnel de la batterie, une étape (S5) de calcul d'un écart de température entre la température prédite (Tbpr) en fin de charge et une 10 température maximale autorisée de la batterie (Tbm) en fin de charge, et une étape de détermination de la consigne de commande à appliquer au système de régulation thermique de la batterie en fonction de l'écart de température calculé. 15 REVENDICATIONS1. A method for controlling a thermal regulation system (10) of a battery (1) adapted to regulate the temperature of the battery under charge according to a control command, characterized in that it comprises a step (S4) of prediction of a battery temperature (Tbpr) at the end of charging, from a measured current temperature of the battery (Tb (t)) and a forecast charging current (I (t)) of the battery a step (S5) for calculating a temperature difference between the predicted temperature (Tbpr) at the end of charging and a maximum allowed temperature of the battery (Tbm) at the end of charging, and a step of determining the setpoint control system to be applied to the thermal regulation system of the battery according to the calculated temperature difference. 15 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la consigne de commande est choisie séquentiellement parmi au moins une consigne de non refroidissement de la batterie, une consigne de refroidissement de la batterie à un premier niveau de refroidissement, une consigne de refroidissement de la batterie à un deuxième niveau de refroidissement de la 20 batterie, supérieur au premier niveau de refroidissement, de sorte à permettre de contenir la température de la batterie prédite (Tbpr) en fin de charge en deçà de la température maximale autorisée de la batterie (Tbm) en fin de charge. 2. Method according to claim 1, characterized in that the control setpoint is selected sequentially from at least one non-cooling setpoint of the battery, a cooling setpoint of the battery at a first cooling level, a cooling setpoint of the battery at a second level of cooling of the battery, higher than the first level of cooling, so as to make it possible to contain the predicted battery temperature (Tbpr) at the end of charging below the maximum permitted temperature of the battery ( Tbm) at the end of charge. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'une consigne 25 de réduction du courant de charge de la batterie est donnée lorsque la température de la batterie prédite (Tbpr) en fin de charge avec la consigne de refroidissement de la batterie au deuxième niveau de refroidissement est supérieure à la température maximale autorisée de la batterie (Tbm) en fin de charge de la batterie. 30 3. Method according to claim 2, characterized in that an instruction 25 for reducing the charging current of the battery is given when the predicted battery temperature (Tbpr) at the end of charging with the cooling setpoint of the battery at second level of cooling is higher than the maximum allowed temperature of the battery (Tbm) at the end of charging the battery. 30 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le courant de charge prévisionnel (I(t)) est une valeur maximale de courant, fonction de l'état de charge instantané (SOC(t)) de la batterie et de la température courante mesurée (Tb(t)) de la batterie. 4. Method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the expected load current (I (t)) is a maximum current value, a function of the instantaneous state of charge (SOC (t)) of the battery and the measured current temperature (Tb (t)) of the battery. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'étape (S4) de prédiction de la température de la batterie (Tbpr) en fin de charge inclut d'estimer l'évolution de la température de la batterie (Tb) entre un instant courant et un instant de fin de charge en utilisant un modèle thermique dynamique de l'ensemble constitué par la batterie et le système de régulation thermique, le modèle thermique dynamique comportant un mode de régulation thermique configurable parmi au moins un mode sans refroidissement, un premier mode de régulation correspondant à un premier niveau de refroidissement de la batterie et un deuxième mode de régulation correspondant à un deuxième niveau de refroidissement de la batterie, supérieur au premier niveau de refroidissement. 5. Method according to any one of the preceding claims, characterized in that the step (S4) for predicting the temperature of the battery (Tbpr) at the end of charge includes estimating the evolution of the battery temperature. (Tb) between a current instant and an end of charge moment by using a dynamic thermal model of the assembly constituted by the battery and the thermal regulation system, the dynamic thermal model comprising a thermal regulation mode configurable among at least one mode without cooling, a first mode of regulation corresponding to a first level of cooling of the battery and a second mode of regulation corresponding to a second level of cooling of the battery, higher than the first level of cooling. 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que la 15 configuration du mode de régulation thermique utilisé pour prédire la température de la batterie (Tbpr) en fin de charge est fonction de la consigne de commande appliquée au système de régulation thermique de la batterie. 6. Method according to claim 5, characterized in that the configuration of the thermal regulation mode used to predict the temperature of the battery (Tbpr) at the end of charging is a function of the control setpoint applied to the thermal regulation system of the drums. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 5 ou 6, 20 caractérisé en ce que le modèle thermique dynamique reçoit en entrée des informations concernant un état de charge initial de la batterie (SOCo), la température initiale de la batterie (Tbo), la température initiale d'un circuit de circulation de fluide caloporteur (Tco) du système de régulation thermique de la batterie et la température de l'air ambiant (Ta). 25 7. Method according to any one of claims 5 or 6, characterized in that the dynamic thermal model receives as input information concerning an initial state of charge of the battery (SOCo), the initial temperature of the battery (Tbo). , the initial temperature of a coolant circulation circuit (Tco) of the thermal regulation system of the battery and the ambient air temperature (Ta). 25 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est exécuté périodiquement jusqu'à un instant de fin de charge de la batterie. 30 8. Method according to any one of the preceding claims, characterized in that it is executed periodically until a time of end of charge of the battery. 30 9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il est exécuté une fois par seconde. 9. The method of claim 8, characterized in that it is executed once per second. 10. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que la batterie est en charge rapide. 10. Method according to any one of claims 1 to 9, characterized in that the battery is fast charge.
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