FR2986383A1 - Method for managing lithium ion notebook battery in car, involves selecting two energy storage elements belonging to two separate branches, and assembling selected energy storage elements directly in parallel arrangement - Google Patents

Method for managing lithium ion notebook battery in car, involves selecting two energy storage elements belonging to two separate branches, and assembling selected energy storage elements directly in parallel arrangement Download PDF

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Abstract

The method involves interconnecting a set of branches (Bj) electrically in a parallel arrangement, where each branch comprises a set of energy storage elements that are connected in a series arrangement. The two energy storage elements belonging to the two separate branches are selected, where voltages across the branches are different. The selected energy storage elements are directly assembled in the parallel arrangement. Electric currents within the assembly of the selected energy storage elements are estimated. A terminal voltage of commutation elements (Cij) is determined. An independent claim is also included for a device for managing an electrical energy storage battery.

Description

Equilibrage d'une batterie de stockage d'énergie électrique à au moins deux branches parallèles Domaine technique de l'invention L'invention concerne un procédé de gestion d'une batterie de stockage d'énergie électrique comprenant une pluralité de branches connectées électriquement entre elles dans un montage en parallèle et comportant chacune une pluralité d'éléments de stockage connectés électriquement entre eux dans un montage en série. L'invention a également pour objet un dispositif de gestion qui met en oeuvre le procédé de gestion et un véhicule automobile comprenant un tel dispositif. État de la technique Les batteries utilisées dans les véhicules électriques, par exemple de type Lithium-Ion, sont constituées par un ensemble d'éléments de stockage, par exemple des cellules électrochimiques, qui sont assemblés en série pour atteindre le niveau de tension demandé par l'application. D'autre part, pour atteindre un niveau de capacité demandé par l'application, une batterie peut comprendre un montage en parallèle des éléments de stockage. C'est pourquoi il arrive fréquemment qu'une batterie de stockage d'énergie électrique comprenne une pluralité de branches connectées électriquement entre elles dans un montage en parallèle et comportant chacune une pluralité d'éléments de stockage connectés électriquement entre eux dans un montage en série. Le nombre de branches dépend de la capacité recherchée. Le nombre d'éléments associés en série le long de chaque branche dépend quant à lui de la tension recherchée. Les processus de fabrication existants aujourd'hui ne permettent pas d'obtenir des éléments de stockage parfaitement identiques, notamment pour des caractéristiques comme leur capacité et leur résistance interne. De plus, ces éléments subissent, pendant la durée de vie de la batterie, des variations de température différentes dues à leur emplacement dans la batterie, ce qui les fait vieillir de façon hétérogène. Lorsque ces éléments présentant des caractéristiques différentes sont traversés par un même courant, ils sont en déséquilibre, en ce sens que leurs états de charge sont différents. Des dispositifs de gestion de batterie sont connus pour corriger de tels déséquilibres, afin de permettre l'utilisation optimale de l'énergie contenue dans la batterie (la plage d'utilisation étant déterminée par les éléments respectivement le plus chargé et le moins chargé). L'équilibrage peut se faire à partir de l'information de l'état de charge des éléments (appelé « SOC » par la suite, pour « State Of Charge » en terminologie anglo-saxonne) ou de leur tension ou de leur tension à vide. Les méthodes d'équilibrage utilisées actuellement sont actives ou passives : - l'équilibrage passif (ou dissipatif) décharge les éléments de 25 stockage les plus chargés dans des éléments dissipatifs (des résistances, par exemple) afin qu'ils aient tous le même état de charge; - l'équilibrage actif (ou non-dissipatif) transfère l'énergie des éléments les plus chargés vers ceux le plus déchargés, afin de converger vers un même état de charge. 30 Des solutions d'équilibrage sont décrites dans les documents US5631534, US20110068744 et W02004049540 par exemple, mais elles sont complexes et onéreuses avec l'utilisation d'un grand nombre de composants électroniques. The invention relates to a method for managing an electric energy storage battery comprising a plurality of branches electrically connected to one another. in a parallel arrangement and each having a plurality of storage elements electrically connected to each other in a series connection. The invention also relates to a management device which implements the management method and a motor vehicle comprising such a device. State of the art The batteries used in electric vehicles, for example of the Lithium-Ion type, consist of a set of storage elements, for example electrochemical cells, which are connected in series to reach the voltage level required by the application. On the other hand, to achieve a level of capacity required by the application, a battery may include a parallel assembly of the storage elements. That is why it frequently happens that an electric energy storage battery comprises a plurality of branches electrically connected to each other in a parallel connection and each having a plurality of storage elements electrically connected to each other in a series connection. . The number of branches depends on the capacity sought. The number of elements associated in series along each branch depends on the desired tension. The existing manufacturing processes today do not allow to obtain perfectly identical storage elements, especially for characteristics such as their capacity and their internal resistance. In addition, these elements undergo, during the life of the battery, different temperature variations due to their location in the battery, which causes them to age heterogeneously. When these elements having different characteristics are crossed by the same current, they are out of balance, in that their charge states are different. Battery management devices are known for correcting such imbalances, in order to allow the optimal use of the energy contained in the battery (the range of use being determined by the elements respectively the most charged and the least charged). The balancing can be done from the information of the state of charge of the elements (called "SOC" later, for "State Of Charge" in English terminology) or their voltage or their voltage to empty. The balancing methods currently used are active or passive: passive balancing (or dissipative) discharges the most loaded storage elements in dissipative elements (resistors, for example) so that they all have the same state load; - Active balancing (or non-dissipative) transfers the energy of the most charged elements to the most unloaded, in order to converge to the same state of charge. Balancing solutions are disclosed in US5631534, US20110068744 and WO2004049540, for example, but they are complex and expensive with the use of a large number of electronic components.

Une autre solution d'équilibrage est connue du document EP1869748B1 qui décrit le principe de mettre en parallèle la pluralité de cellules contenues dans chacun des modules de la batterie, puis la mise en parallèle de tous les modules. Cet équilibrage est pratiqué en situation de décharge de la batterie pour faire de l'équilibrage en tension des cellules entre elles, et des modules entre eux. Mais cette solution est peu flexible car tous les modules et cellules sont équilibrés indépendamment des besoins propres de chacune des cellules. Objet de l'invention Le but de la présente invention est de proposer un procédé de gestion d'une batterie qui remédie aux inconvénients listés ci-dessus. Un premier objet est notamment d'être capable d'équilibrer une batterie de façon non-dissipative, c'est-à-dire, par transfert de charge. Un deuxième objet est de fournir une solution plus simple et à un coût plus faible que les solutions actuelles de la classe « équilibrage nondissipatif ». Another balancing solution is known from EP1869748B1 which describes the principle of paralleling the plurality of cells contained in each of the modules of the battery, then paralleling all the modules. This balancing is practiced in the situation of discharging the battery to make voltage balancing cells between them, and modules between them. But this solution is not very flexible because all modules and cells are balanced independently of the specific needs of each of the cells. OBJECT OF THE INVENTION The object of the present invention is to propose a method of managing a battery that overcomes the disadvantages listed above. A first object is in particular to be able to balance a battery in a non-dissipative manner, that is to say, by charge transfer. A second object is to provide a simpler solution at a lower cost than current solutions in the "non-sensing balancing" class.

Un troisième objet est de fournir une solution flexible permettant le transfert d'énergie entre n'importe quels éléments de la batterie, que la batterie soit en utilisation ou non. A third object is to provide a flexible solution allowing the transfer of energy between any elements of the battery, whether the battery is in use or not.

Un premier aspect de l'invention concerne un procédé de gestion d'une batterie de stockage d'énergie électrique comprenant une pluralité de branches connectées électriquement entre elles dans un montage en parallèle et comportant chacune une pluralité d'éléments de stockage connectés électriquement entre eux dans un montage en série. Le procédé de gestion comprend une étape d'équilibrage des états de charge de tout ou partie desdits éléments de stockage. L'étape d'équilibrage comporte : - une étape de sélection d'au moins deux éléments de stockage appartenant à deux branches distinctes et aux bornes desquels les tensions électriques sont différentes, - et une étape de connexion dans un montage directement en parallèle des éléments de stockage sélectionnés à l'étape de sélection. L'étape de connexion peut comprendre une étape de raccordement électrique entre les deux branches auxquelles appartiennent les deux éléments de stockage sélectionnés à l'étape de sélection, ledit raccordement étant réalisé, par rapport au sens de circulation du courant dans lesdites branches, en amont et en aval des éléments de stockage sélectionnés. A first aspect of the invention relates to a method for managing an electric energy storage battery comprising a plurality of branches electrically connected to each other in a parallel connection and each comprising a plurality of storage elements electrically connected to each other. in a series connection. The management method comprises a step of balancing the states of charge of all or part of said storage elements. The balancing step comprises: a step of selecting at least two storage elements belonging to two distinct branches and at the terminals of which the electrical voltages are different; and a connection step in a directly parallel assembly of the elements. storage selected in the selection step. The connection step may comprise a step of electrical connection between the two branches to which the two storage elements selected in the selection step belong, said connection being made, with respect to the current flow direction in said branches, upstream. and downstream of the selected storage elements.

Deux des éléments de stockage sélectionnés à l'étape de sélection et appartenant à des branches distinctes peuvent notamment être implantés à des emplacements de même rang au sein du montage en série dans leur branche respective. Two of the storage elements selected in the selection step and belonging to distinct branches may in particular be located at locations of the same rank within the series connection in their respective branches.

A l'issue de l'étape de sélection, au moins un élément de stockage peut être sélectionné. La sélection des éléments de stockage à l'étape de sélection peut être fonction de critères de sélection tenant compte d'une dynamique 30 recherchée de l'équilibrage et/ou d'une valeur seuil de l'intensité électrique dans le montage directement en parallèle des éléments de stockage. L'étape d'équilibrage peut comprendre une étape d'estimation des courants électriques d'équilibrage au sein du montage directement en parallèle des éléments de stockage sélectionnés à l'étape de sélection. L'étape d'estimation peut comprendre une étape de détermination de la tension aux bornes d'au moins un élément de commutation aménagé sur au moins une liaison de raccordement électrique reliant entre elles deux branches auxquelles appartiennent des éléments de stockage sélectionnés à l'étape de sélection. Le procédé peut comprendre une étape de protection contre une 15 décharge excessive de tout élément de stockage de la batterie, comprenant : - une étape d'identification d'au moins un élément de stockage de la batterie aux bornes duquel la tension électrique est inférieure à un seuil bas prédéterminé, 20 - puis une étape d'équilibrage dont l'étape de sélection est telle qu'au moins l'élément de stockage identifié à l'étape d'identification est sélectionné et que tous les éléments de stockage implantés à des emplacements de même rang que le rang de l'élément de stockage identifié à l'étape d'identification sont sélectionnés. 25 Il peut comprendre une étape de protection contre une charge excessive de tout élément de stockage de la batterie, comprenant une étape de dissipation automatique de l'énergie stockée dans au moins un élément de stockage de la batterie lorsque la tension électrique aux bornes de cet 30 élément de stockage est supérieure à un seuil haut prédéterminé. At the end of the selection step, at least one storage element can be selected. The selection of the storage elements in the selection step may be a function of selection criteria taking into account a desired dynamic of the balancing and / or a threshold value of the electrical intensity in the directly parallel connection. storage elements. The balancing step may comprise a step of estimating the balancing electric currents within the directly parallel assembly of the storage elements selected in the selection step. The estimation step may comprise a step of determining the voltage across at least one switching element provided on at least one electrical connection link interconnecting two branches to which storage elements selected in the step belong. Selection. The method may comprise a step of protecting against an excessive discharge of any storage element of the battery, comprising: a step of identifying at least one storage element of the battery at the terminals of which the electrical voltage is less than a predetermined low threshold, then a balancing step whose selection step is such that at least the storage element identified in the identification step is selected and all storage elements implanted at locations of the same rank as the rank of the storage element identified in the identification step are selected. It may comprise a step of protecting against an excessive load of any storage element of the battery, comprising a step of automatic dissipation of the energy stored in at least one storage element of the battery when the electrical voltage at the terminals of this battery Storage element is greater than a predetermined high threshold.

Un deuxième aspect de l'invention concerne un dispositif de gestion d'une batterie de stockage d'énergie électrique comprenant une pluralité de branches connectées électriquement entre elles dans un montage en parallèle et comportant chacune une pluralité d'éléments de stockage connectés électriquement entre eux dans un montage en série, le dispositif comprenant des moyens logiciels et/ou matériels qui mettent en oeuvre un tel procédé de gestion. Les moyens logiciels et/ou matériels peuvent comprendre des liaisons de raccordement électrique reliant chacune deux branches entre elles entre deux éléments de stockage et comportant chacune un élément de commutation, les liaisons de raccordement étant configurées de sorte que chaque branche est reliée électriquement à au moins une autre branche. A second aspect of the invention relates to a device for managing an electric energy storage battery comprising a plurality of branches electrically connected to each other in a parallel connection and each comprising a plurality of storage elements electrically connected to each other. in a series arrangement, the device comprising software and / or hardware means that implement such a management method. The software and / or hardware means may comprise electrical connection links each connecting two branches to each other between two storage elements and each comprising a switching element, the connection links being configured so that each branch is electrically connected to at least another branch.

Les moyens logiciels et/ou matériels peuvent notamment comprendre une unité de commande générant des ordres d'actionnement pilotant les éléments de commutation de sorte à réaliser l'étape de connexion. The software and / or hardware means may in particular comprise a control unit generating actuation commands controlling the switching elements so as to perform the connection step.

Ils peuvent également comprendre une diode Zener montée en parallèle de chacun des éléments de stockage et configurée pour devenir passante lorsque la tension électrique à ses bornes est supérieure au seuil haut prédéterminé de charge excessive des éléments de stockage, une partie de l'énergie stockée étant dissipée dans une résistance connectée en série avec la diode. Description sommaire des dessins D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la 30 description qui va suivre de modes particuliers de réalisation de l'invention donnés à titre d'exemples non limitatifs et représentés sur les dessins annexés, dans lesquels : - la figure 1 représente la structure électrique d'une première batterie de stockage pour laquelle le procédé de gestion selon l'invention peut être appliqué, - la figure 2 représente une partie du dispositif de gestion adapté au cas de la figure 1, - la figure 3 explique le principe de l'équilibrage d'états de charge appliqué à deux éléments de stockage, - la figure 4 détaille les quatre états que peut adopter le dispositif de gestion adapté à une deuxième batterie de stockage pour laquelle le procédé de gestion selon l'invention peut être appliqué, - les figures 5 à 8 représentent les courbes d'évolution dans le temps de l'état de charge de chacun des éléments de stockage de la deuxième batterie respectivement dans les quatre états, à partir de conditions initiales identiques, - la figure 9 illustre des courbes de même nature, dans le cas d'une combinaison dans le temps de plusieurs des quatre états du dispositif de gestion, - la figure 10 illustre le principe d'estimation des courants d'équilibrage, - et la figure 11 représente un exemple de réalisation de moyens de protection contre une charge excessive des éléments de stockage d'une branche donnée de la batterie. They may also comprise a Zener diode connected in parallel with each of the storage elements and configured to become on when the electric voltage at its terminals is greater than the predetermined high threshold of excessive load of the storage elements, part of the stored energy being dissipated in a resistor connected in series with the diode. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Other advantages and features will emerge more clearly from the following description of particular embodiments of the invention given by way of nonlimiting examples and shown in the accompanying drawings, in which: FIG. 1 represents the electrical structure of a first storage battery for which the management method according to the invention can be applied, - Figure 2 shows a part of the management device adapted to the case of Figure 1, - Figure 3 explains the principle of balancing states of charge applied to two storage elements, - Figure 4 details the four states that can adopt the management device adapted to a second storage battery for which the management method according to the invention can be applied; FIGS. 5 to 8 show the curves of evolution of the state of charge of each of the storage elements over time the second battery respectively in the four states, from identical initial conditions, - Figure 9 illustrates similar curves, in the case of a combination in time of several of the four states of the management device, - FIG. 10 illustrates the principle of estimating the balancing currents, and FIG. 11 represents an exemplary embodiment of means for protecting against an excessive load of the storage elements of a given branch of the battery.

Description de modes préférentiels de l'invention La figure 1 représente d'une part la structure électrique d'une batterie de stockage pour laquelle le procédé de gestion détaillé plus loin peut être appliqué et d'autre part une partie d'un dispositif de gestion qui met en oeuvre ce procédé. Cette partie du dispositif de gestion sera mieux compris en référence à la figure 2. Ainsi, la batterie de stockage d'énergie électrique comprend une pluralité de branches 13i (ici j variant entre 1 et m car la batterie comprend m branches) connectées électriquement entre elles dans un montage en parallèle et comportant chacune une pluralité d'éléments de stockage Ei (ici i variant entre 1 et n car chaque branche comprend n éléments en série) connectés électriquement entre eux dans un montage en série le long de chaque branche. De la borne A vers la borne D de la batterie, les éléments de stockage Ei,1 sont ainsi implantés le long de leur branche respective de manière ordonnée à des emplacements ayant un rang i donné. Un élément Ei j est donc implanté à un emplacement de rang i le long de la branche j. La batterie, en sus des éléments de stockage Ei,j, comprend cette structure électrique qui assure un tel montage des éléments entre eux et des branches entre elles. Cette structure comprend notamment des liaisons électriques directes reliant, deux à deux, deux éléments de stockage adjacents d'une même branche. Tous les éléments de stockage implantés à des emplacements d'un même rang i, pour l'ensemble des branches de la batterie, sont ainsi répartis sur une même ligne Li (i variant entre 1 et n), formant globalement un agencement matriciel (i, j) de la batterie. Les tensions à vide des éléments de stockage Ei j sont assez faibles, de l'ordre de quelques Volts. Ainsi, pour atteindre la tension nominale de fonctionnement d'un circuit électrique alimenté par la batterie, il est nécessaire de mettre en série un certain nombre d'éléments de stockage électrochimique, définissant le nombre n. Un autre critère de conception de la batterie correspond à l'autonomie qu'elle permet d'obtenir, définie par la capacité des éléments de stockage. La mise en parallèle de deux éléments de stockage de même type permet par exemple de doubler la capacité de stockage. Ainsi, le nombre m de branches permet de définir la capacité globale de la batterie. Chaque élément de stockage Ei,1 est unique de par sa conception. Le processus de fabrication des éléments de stockage ne permet pas l'obtention d'éléments complètement identiques. La capacité et la résistance interne notamment peuvent différer. De plus les phénomènes de vieillissement de ces éléments de stockage conduisent à des pertes de capacité et des augmentations de résistance interne qui tendent à augmenter ces différences de caractéristiques. Ainsi deux éléments en série qui sont donc traversés par le même courant peuvent voir leur état de charge évoluer différemment et doivent être équilibrés de manière à permettre une utilisation optimale de la batterie. Pour répondre à ces problématiques qui se posent dans le cas de la structure électrique de type matricielle de la figure 1, le dispositif de gestion comprend des moyens logiciels et/ou matériels qui mettent en oeuvre un procédé de gestion qui sera détaillé plus loin, qui a pour vocation d'équilibrer les états de charge de tout ou partie des éléments de stockage que comporte la batterie après que des éléments à équilibrer en tension aient préalablement été sélectionnés. Chaque élément de stockage Ei j de la batterie est constitué dans la suite de la description par soit une supercapacité, soit une cellule unitaire électrochimique, soit un organe à au moins une paire de telles cellules montées en parallèle électriquement, soit un module comprenant au moins deux tels organes montés en série électriquement entre eux, soit encore un ensemble comprenant au moins deux tels modules montés électriquement en série ou en parallèle entre eux. DESCRIPTION OF PREFERRED EMBODIMENTS OF THE INVENTION FIG. 1 represents on the one hand the electrical structure of a storage battery for which the detailed management method can be applied later and on the other hand a part of a management device which implements this method. This part of the management device will be better understood with reference to FIG. 2. Thus, the electric energy storage battery comprises a plurality of branches 13i (here j varying between 1 and m since the battery comprises m branches) electrically connected between they in a parallel arrangement and each comprising a plurality of storage elements Ei (here i varying between 1 and n because each branch comprises n series elements) electrically connected to each other in a series connection along each branch. From the terminal A to the terminal D of the battery, the storage elements Ei, 1 are thus implanted along their respective branches in an orderly manner at locations having a given rank i. An element Ei j is therefore implanted at a location of rank i along the branch j. The battery, in addition to the storage elements Ei, j, comprises this electrical structure which ensures such a mounting elements between them and branches between them. This structure includes direct electrical connections connecting, two to two, two adjacent storage elements of the same branch. All the storage elements implanted at locations of the same rank i, for all the branches of the battery, are thus distributed on the same line Li (i varying between 1 and n), forming generally a matrix arrangement (i , j) the battery. The empty voltages of the storage elements Ei j are quite low, of the order of a few volts. Thus, to reach the nominal operating voltage of an electric circuit powered by the battery, it is necessary to put in series a number of electrochemical storage elements, defining the number n. Another design criterion of the battery corresponds to the autonomy it achieves, defined by the capacity of the storage elements. Putting two storage elements of the same type in parallel makes it possible, for example, to double the storage capacity. Thus, the number m of branches makes it possible to define the overall capacity of the battery. Each storage element Ei, 1 is unique in design. The process of manufacturing the storage elements does not make it possible to obtain completely identical elements. The capacity and the internal resistance in particular may differ. In addition, the aging phenomena of these storage elements lead to losses of capacity and increases in internal resistance which tend to increase these differences in characteristics. Thus two elements in series which are crossed by the same current can see their state of charge evolve differently and must be balanced to allow optimal use of the battery. To answer these problems which arise in the case of the matrix-type electrical structure of FIG. 1, the management device comprises software and / or hardware means which implement a management method which will be detailed later, which is intended to balance the states of charge of all or part of the storage elements that includes the battery after elements to balance voltage have previously been selected. Each storage element Ei j of the battery is constituted in the rest of the description by either a supercapacity, or an electrochemical unit cell, or a member with at least one pair of such cells mounted in parallel electrically, or a module comprising at least two such members electrically connected in series with each other, or else an assembly comprising at least two such modules electrically connected in series or in parallel with each other.

En référence à la figure 2, le dispositif de gestion comprend des liaisons de raccordement électrique, chacune reliant deux branches 13i et 131+1 entre elles au niveau de deux liaisons entre deux éléments de stockage adjacents des deux branches ainsi reliées. Sur chacune des liaisons de raccordement inter-branches, un élément de commutation Ci j est aménagé. Les liaisons de raccordement sont configurées (par leur nombre et par le choix des points de connexion à la structure électrique de la batterie) de sorte que chaque branche est reliée électriquement au moins une fois à au moins une autre branche au niveau des liaisons électriques directes. Une liaison de raccordement relie entre elles deux liaisons électriques directes inter-éléments de stockage appartenant à deux branches différentes. L'élément de commutation C;,1 qui est monté sur une liaison de raccordement donnée permet de commander sélectivement l'ouverture ou la fermeture de cette liaison de raccordement. Ainsi, l'élément de commutation Ci j permet de mettre ou non en contact électrique la liaison électrique directe reliant l'élément Ei et l'élément Ei+1,1 et la liaison électrique directe reliant l'élément Ei,j+1 et l'élément Ei+1,i+1. Il en résulte que la fermeture simultanée des éléments de commutation Ci j et C;_1,1 permet de mettre en parallèle électriquement l'élément Eijet l'élément Ei,i±i. With reference to FIG. 2, the management device comprises electrical connection links, each connecting two branches 13i and 131 + 1 to one another at two links between two adjacent storage elements of the two branches thus connected. On each of the inter-branch connection links, a switching element Ci j is arranged. The connection links are configured (by their number and by the choice of connection points to the electrical structure of the battery) so that each branch is electrically connected at least once to at least one other branch at the level of the direct electrical connections . A connection link interconnects two direct electrical links inter-storage elements belonging to two different branches. The switching element C 1, 1 which is mounted on a given connection link makes it possible to selectively control the opening or closing of this connection link. Thus, the switching element Ci j makes it possible to put in or not in electrical contact the direct electrical connection connecting the element Ei and the element Ei + 1,1 and the direct electrical connection connecting the element Ei, j + 1 and the element Ei + 1, i + 1. As a result, the simultaneous closing of the switching elements Ci j and C; _1,1 makes it possible to electrically parallel the element Eijet element Ei, i ± i.

Pour la mise en oeuvre du procédé de gestion, le dispositif de gestion comprend une unité de commande (non représentée) générant des ordres d'actionnement pilotant individuellement les éléments de commutation Ci,j, ces ordres étant choisis de sorte à connecter des éléments de stockage (préalablement sélectionnés par l'unité de commande en fonction de critères donnés), appartenant à des branches différentes, dans un montage en parallèle permettant de réaliser une étape d'équilibrage des états de charge des éléments de stockage sélectionnés. Les éléments de stockage mis en oeuvre par l'opération d'équilibrage sont donc sélectionnables, grâce à l'aménagement de la pluralité de liaisons de raccordement inter-branches et de la pluralité d'éléments de commutation Ci,i, parmi l'ensemble des éléments de stockage que comprend la batterie. Avantageusement, les éléments de commutation Ci,i sont des transistors à effet de champ à grille isolée plus couramment nommés « MOSFET » en terminologie anglo-saxonne pour « Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor ». Cette variante présente l'avantage d'être commandés en tension pour contrôler le courant dans le circuit. Toutefois les éléments de commutation peuvent être de toute autre nature, telle que relais ou autres, dans la mesure où ils sont commandables et opposent une faible résistance au passage du courant une fois fermée. Selon une caractéristique essentielle, le dispositif de gestion met donc en oeuvre un procédé de gestion de la batterie de stockage d'énergie électrique comprenant en particulier une étape d'équilibrage des états de charge de tout ou partie desdits éléments de stockage, cette étape comportant elle-même : - une étape de sélection, parmi au moins deux branches Bi et 131+1 différentes, d'au moins deux éléments de stockage Ei,i et Ei,i+1 aux bornes 20 desquels les tensions électriques (et donc les états de charge « SOC ») sont différentes, - et une étape de connexion électrique des éléments de stockage sélectionnés à l'étape de sélection vers au moins un montage directement en parallèle entre eux. 25 Il convient d'entendre par « montage directement en parallèle » le fait que deux éléments de stockage sélectionnés voient leurs bornes directement reliées deux à deux, excluant une disposition en série. 30 L'étape de connexion comprend notamment une étape de raccordement électrique entre les deux branches auxquelles appartiennent les deux éléments de stockage sélectionnés à l'étape de sélection, ledit raccordement étant réalisé, par rapport au sens de circulation du courant dans lesdites branches, en amont et en aval des éléments de stockage sélectionnés. For the implementation of the management method, the management device comprises a control unit (not shown) generating control commands individually controlling the switching elements Ci, j, these commands being chosen so as to connect elements of storage (previously selected by the control unit according to given criteria), belonging to different branches, in a parallel assembly for performing a step of balancing the charge states of the selected storage elements. The storage elements implemented by the balancing operation are therefore selectable, thanks to the arrangement of the plurality of inter-branch connection links and the plurality of switching elements Ci, i, from the set storage elements that includes the battery. Advantageously, the switching elements Ci, i are insulated gate field effect transistors more commonly referred to as "MOSFET" in the English terminology for "Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor". This variant has the advantage of being controlled in voltage to control the current in the circuit. However, the switching elements can be of any other nature, such as relays or other, insofar as they are controllable and oppose a low resistance to the passage of the current once closed. According to an essential characteristic, the management device therefore implements a method of managing the electric energy storage battery including in particular a step of balancing the states of charge of all or part of said storage elements, this step comprising itself: - a step of selecting, among at least two branches Bi and 131 + 1 different, at least two storage elements Ei, i and Ei, i + 1 at the terminals 20 of which the electrical voltages (and therefore the charge states "SOC") are different, - and a step of electrical connection of the storage elements selected in the selection step to at least one mounting directly in parallel with each other. The term "directly parallel mounting" means that two selected storage elements have their terminals directly connected in pairs, excluding a series arrangement. The connection step comprises in particular a step of electrical connection between the two branches to which belong the two storage elements selected in the selection step, said connection being made, with respect to the direction of current flow in said branches, in upstream and downstream of the selected storage elements.

Le principe d'équilibrage par une mise directe en parallèle électriquement est présenté en référence à la figure 3 en application à deux éléments de stockage chacun constitué par une cellule électrochimique. Chaque cellule est unique de par sa conception, comme indiqué précédemment. The balancing principle by an electrically direct paralleling is presented with reference to Figure 3 in application to two storage elements each consisting of an electrochemical cell. Each cell is unique in design, as previously stated.

Le processus de fabrication des cellules ne permet en effet pas l'obtention de cellules complètement identiques, notamment au sujet de la capacité. La mise en parallèle de ces cellules s'accompagne d'une égalité de tension électrique qui engendre la circulation d'un courant de la cellule la plus chargée vers la cellule qui l'est moins. La figure 3 illustre le cas particulier où la cellule 1 est la plus chargée. Sa tension à vide est OCV1. Ainsi, le courant ieg va charger la cellule 2 dont la tension à vide est OCV2. Son état de charge augmentant, OCV2 augmente aussi et ieg diminue et ce jusqu'à ce que les cellules soient équilibrées en tension et donc approximativement en état de charge. The cell manufacturing process does not allow to obtain completely identical cells, especially about the capacity. The paralleling of these cells is accompanied by an equality of electrical tension which generates the flow of a current from the most charged cell to the cell which is less. Figure 3 illustrates the particular case where the cell 1 is the most loaded. Its empty voltage is OCV1. Thus, the current εg will charge the cell 2 whose empty voltage is OCV2. As its state of charge increases, OCV2 also increases and ieg decreases until the cells are balanced in voltage and therefore approximately in state of charge.

Le procédé, par l'intermédiaire du dispositif de gestion, permet de choisir certains éléments de stockage de la batterie en fonction de critères prédéterminés, puis de connecter ces éléments préalablement choisis dans un montage électrique où ils sont tous directement en parallèle électriquement. Pour chacun des éléments de ce montage en parallèle, le principe d'équilibrage décrit à la figure 3 s'applique, ce qui permet de réaliser concrètement une étape d'équilibrage des états de charge de tout ou partie des éléments de stockage de la batterie, i.e. ceux qui ont préalablement été sélectionnés par l'unité de commande.30 Il est notamment possible de prévoir qu'une liaison de raccordement électrique raccorde entre elles deux liaisons directes interposées entre des éléments de stockage respectivement Ei j et Ei,1,1 de même rang i d'une branche à l'autre. Ainsi, deux éléments de stockage de même rang i sélectionnés à l'étape de sélection et appartenant à des branches différentes respectivement Bi et B1+1 sont alors mis en parallèle. La sélection des éléments de stockage Ei j à l'étape de sélection est fonction de critères de choix tenant compte par exemple : - d'une dynamique recherchée de l'équilibrage, - et/ou d'une valeur seuil de l'intensité électrique dans le montage en parallèle des éléments de stockage sélectionnés à l'étape de sélection. Dans le premier cas, il est notamment possible d'associer en parallèle les éléments de stockage présentant la tension la plus faible avec les éléments présentant la tension la plus élevée. Dans le deuxième cas, le choix des éléments devra tenir compte d'une valeur maximale de l'écart en tension (ou état de charge) à équilibrer au sein du montage. The method, through the management device, allows to select certain storage elements of the battery according to predetermined criteria, then connect these previously selected elements in an electrical assembly where they are all directly in parallel electrically. For each of the elements of this parallel assembly, the balancing principle described in FIG. 3 applies, which makes it possible to concretely perform a step of balancing the states of charge of all or part of the storage elements of the battery. , ie those which have been previously selected by the control unit.30 It is in particular possible to provide for an electrical connection link to connect two direct links interposed between storage elements respectively Ei j and Ei, 1.1 of the same rank i from one branch to another. Thus, two storage elements of the same rank i selected in the selection step and belonging to different branches respectively Bi and B1 + 1 are then put in parallel. The selection of the storage elements Ei j at the selection stage is a function of selection criteria taking into account, for example: a desired dynamics of the balancing, and / or a threshold value of the electrical intensity in the parallel connection of the storage elements selected in the selection step. In the first case, it is possible in particular to associate in parallel the storage elements having the lowest voltage with the elements having the highest voltage. In the second case, the choice of elements must take into account a maximum value of the difference in voltage (or state of charge) to be balanced within the assembly.

Une application particulière mais non exclusive consiste à aménager un tel dispositif de gestion à bord d'un véhicule automobile pour contrôler la batterie de stockage d'énergie électrique alimentant une chaine de traction électrique du véhicule et/ou des organes auxiliaires électriques embarqués à bord du véhicule. Toutefois l'invention peut être appliquée à tout système de batterie qui est composé par au moins deux cellules électrochimiques en série, comme les batteries d'ordinateur portable par exemple, ou bien encore à l'équilibrage de supercapacités. Le procédé de gestion sera mieux compris dans le cadre d'un exemple d'application en référence à la figure 4, qui détaille une deuxième batterie de stockage simplifiée par rapport au cas de la figure 1, mais pour laquelle le procédé de gestion peut également être appliqué. Cette batterie de bornes A et D comprend deux branches 13i (le nombre m est égal à deux) connectées dans un montage en parallèle et chacune des branches comprend trois éléments de stockage Ei,1 (le nombre n est égal à trois) connectés dans un montage en série le long de leur branche respective. Sur la première branche B1, trois éléments de stockage E1,1, E2,1 et E3,1 sont connectés en série. Sur la deuxième branche B2, trois éléments de stockage E1,2, E2,2 et E3,2 sont connectés en série également. Un dispositif de gestion est adapté pour la mise en oeuvre du procédé. Les deux branches B1 et B2 sont connectées en parallèle électriquement entre elles. La liaison électrique directe entre l'élément E1,1 et l'élément E2,1 de la première branche est reliée à la liaison électrique directe entre l'élément E1,2 et l'élément E2,2 de la deuxième branche par l'intermédiaire d'une première liaison de raccordement sur laquelle est agencé un premier élément de commutation C1,1. La liaison électrique directe entre l'élément E2,1 et l'élément E3,1 de la première branche est reliée à la liaison électrique directe entre l'élément E2,2 et l'élément E3,2 de la deuxième branche par l'intermédiaire d'une deuxième liaison de raccordement sur laquelle est agencé un deuxième élément de commutation C2,1. Chacun des deux éléments de commutation C1,1 et C2,1 pouvant varier entre deux états respectivement ouvert et fermé. Le dispositif de gestion qui comprend les deux liaisons de raccordement électrique et les deux éléments de commutations C1,1 et C2,1 pilotés par une unité de commande (non représentée) peut ainsi adopter quatre états distincts : le cas 1 où les deux éléments de commutation sont ouverts, le cas 2 où seul l'élément de commutation C2,1 est fermé, le cas 3 où seul l'élément de commutation C1,1 est fermé, et le cas 4 où les deux éléments de commutation sont fermés.30 Le cas 1 correspond à un état inactif du dispositif de gestion. Dans ce cas, les différences d'état de charge des éléments de la batterie restent invariantes. A particular but non-exclusive application consists in arranging such a management device on board a motor vehicle to control the battery for storing electrical energy supplying an electric traction chain of the vehicle and / or auxiliary electrical components on board the vehicle. vehicle. However, the invention can be applied to any battery system which is composed of at least two electrochemical cells in series, such as laptop batteries, for example, or even the balancing of supercapacities. The management method will be better understood in the context of an exemplary application with reference to FIG. 4, which details a second simplified storage battery with respect to the case of FIG. 1, but for which the management method can also be used. to be applied. This terminal battery A and D comprises two branches 13i (the number m is equal to two) connected in a parallel connection and each of the branches comprises three storage elements Ei, 1 (the number n is equal to three) connected in one series mounting along their respective branch. On the first branch B1, three storage elements E1,1, E2,1 and E3,1 are connected in series. On the second branch B2, three storage elements E1,2, E2,2 and E3,2 are also connected in series. A management device is adapted for implementing the method. The two branches B1 and B2 are electrically connected in parallel with each other. The direct electrical connection between the element E1,1 and the element E2,1 of the first branch is connected to the direct electrical connection between the element E1,2 and the element E2,2 of the second branch by the intermediate of a first connection link on which is arranged a first switching element C1.1. The direct electrical connection between the element E2,1 and the element E3,1 of the first branch is connected to the direct electrical connection between the element E2,2 and the element E3,2 of the second branch by the intermediate of a second connection link on which is arranged a second switching element C2,1. Each of the two switching elements C1,1 and C2,1 can vary between two states respectively open and closed. The management device which comprises the two electrical connection links and the two switching elements C1,1 and C2,1 controlled by a control unit (not shown) can thus adopt four distinct states: the case 1 where the two elements of switching are open, the case 2 where only the switching element C2,1 is closed, the case 3 where only the switching element C1,1 is closed, and the case 4 where the two switching elements are closed. Case 1 corresponds to an inactive state of the management device. In this case, the differences of state of charge of the elements of the battery remain invariant.

Dans le cas 2, les éléments E3,1 et E3,2 sont associés dans un montage directement en parallèle. Le montage en série des éléments E1,1 et E2,1 de la première branche est monté en parallèle avec le montage en série des éléments E1,2 et E2,2 de la deuxième branche. Les états de charge des éléments E3,1 et E3,2 vont s'équilibrer. En même temps, les états de charges moyens des assemblages en série des éléments E1,1 et E2,1 d'une part, et E1,2 et E2,2 d'autre part, vont s'équilibrer. A l'issue de l'étape de connexion correspondant à la fermeture de l'élément de commutation C2,1, les éléments de stockage non sélectionnés E1,1, E2,1, E1,2 et E2,2 des branches parmi lesquelles d'autres éléments de stockage E3,1 et E3,2 ont été sélectionnés restent connectés électriquement entre eux en au moins un montage en parallèle et/ou en série. L'étape de connexion est configurée de sorte que le montage directement en parallèle des éléments de stockage E3,1 et E3,2 sélectionnés à l'étape de sélection est connecté électriquement dans un montage en série avec ledit au moins un montage en parallèle et/ou en série formé par lesdits éléments de stockage E1,1, E2,1, E1,2 et E2,2 non sélectionnés. Dans le cas 3, les éléments E1,1 et E1,2 sont associés dans un montage directement en parallèle. Le montage en série des éléments E2,1 et E3,1 de la première branche est monté en parallèle avec le montage en série des éléments E2,2 et E3,2 de la deuxième branche. Les états de charge des éléments E1,1 et E1,2 vont s'équilibrer. En même temps, les états de charges moyens des assemblages en série des éléments E2,1 et E3,1 d'une part, et E2,2 et E3,2 d'autre part, vont s'équilibrer. A l'issue de l'étape de connexion correspondant à la fermeture de l'élément de commutation C1,1, les éléments de stockage non sélectionnés E2,1, E3,1, E2,2 et E3,2 des branches parmi lesquelles d'autres éléments de stockage E1,1 et E1,2 ont été sélectionnés restent connectés électriquement entre eux en au moins un montage en parallèle et/ou en série. L'étape de connexion est configurée de sorte que le montage directement en parallèle des éléments de stockage E1,1 et E1,2 sélectionnés à l'étape de sélection est connecté électriquement dans un montage en série avec ledit au moins un montage en parallèle et/ou en série formé par lesdits éléments de stockage E2,1, E3,1, E2,2 et E3,2 non sélectionnés. In case 2, elements E3,1 and E3,2 are associated in an assembly directly in parallel. The series connection of the elements E1,1 and E2,1 of the first branch is connected in parallel with the series connection of the elements E1,2 and E2,2 of the second branch. The states of charge of the elements E3,1 and E3,2 will be balanced. At the same time, the average charge states of the series assemblies of the elements E1,1 and E2,1 on the one hand, and E1,2 and E2,2 on the other hand, will be balanced. At the end of the connection step corresponding to the closing of the switching element C2,1, the unselected storage elements E1,1, E2,1, E1,2 and E2,2 branches among which d other storage elements E3,1 and E3,2 have been selected remain electrically connected to each other in at least one parallel and / or in series connection. The connection step is configured so that the directly parallel connection of the storage elements E3,1 and E3,2 selected in the selection step is electrically connected in series connection with the at least one parallel connection and or in series formed by said storage elements E1,1, E2,1, E1,2 and E2,2 not selected. In case 3, the elements E1,1 and E1,2 are associated in an assembly directly in parallel. The series connection of elements E2,1 and E3,1 of the first branch is connected in parallel with the series connection of elements E2,2 and E3,2 of the second branch. The states of charge of the elements E1,1 and E1,2 will be balanced. At the same time, the average load states of the series assemblies of the elements E2,1 and E3,1 on the one hand, and E2,2 and E3,2 on the other hand, will be balanced. At the end of the connection step corresponding to the closing of the switching element C1,1, the unselected storage elements E2,1, E3,1, E2,2 and E3,2 branches among which other storage elements E1,1 and E1,2 have been selected remain electrically connected to each other in at least one parallel and / or series connection. The connection step is configured so that the directly parallel connection of the storage elements E1,1 and E1,2 selected in the selection step is electrically connected in a series connection with the at least one parallel connection and or in series formed by said storage elements E2,1, E3,1, E2,2 and E3,2 not selected.

Dans le cas 4 résultant d'une étape de connexion où les deux éléments de commutation ont été fermés, les éléments E1,1 et E1,2 sont associés dans un premier montage directement en parallèle. Les éléments E2,1 et E2,2 sont associés dans un deuxième montage directement en parallèle. Les éléments E3,1 et E3,2 sont associés dans un troisième montage directement en parallèle. Les trois montages en parallèle, indépendants dans l'équilibrage qu'ils fournissent respectivement, sont connectés entre eux électriquement dans un montage en série. Dans ce cas, les états de charge des éléments E1,1 et E1,2 ; E2,1 et E2,2 ; E3,1 et E3,2 vont s'équilibrer deux à deux. In the case 4 resulting from a connection step where the two switching elements have been closed, the elements E1,1 and E1,2 are associated in a first assembly directly in parallel. Elements E2,1 and E2,2 are associated in a second assembly directly in parallel. Elements E3,1 and E3,2 are associated in a third assembly directly in parallel. The three parallel assemblies, independent in the balancing they provide respectively, are electrically connected together in a series connection. In this case, the states of charge of elements E1,1 and E1,2; E2.1 and E2.2; E3,1 and E3,2 will balance two by two.

Les figures 5 à 8 représentent les courbes d'évolution dans le temps de l'état de charge de chacun des éléments E1,1, E1,2, E2,1, E2,2, E3,1 et E3,2 respectivement dans les cas 1 à 4 à partir de conditions initiales identiques. FIGS. 5 to 8 show the time evolution curves of the state of charge of each of the elements E1,1, E1,2, E2,1, E2,2, E3,1 and E3,2 respectively in FIGS. Case 1 to 4 from identical initial conditions.

Dans le cas de la figure 5 correspondant au cas 1, les états de charge des six éléments de stockage n'évoluent pas dans le temps, car il n'y a pas d'équilibrage réalisé. In the case of Figure 5 corresponding to case 1, the charge states of the six storage elements do not change over time, because there is no balancing done.

Dans le cas de la figure 6 correspondant au cas 2, l'état de charge de l'élément de stockage E3,1 repéré SoC_Ce1131 évolue inversement de l'état de charge de l'élément de stockage E3,2 repéré SoC_Ce1132 car les bornes de ces deux éléments de stockage sont connectées directement en parallèle à l'issue de l'étape de connexion afin de réaliser un équilibrage dynamique rapide de leurs états de charge. In the case of FIG. 6 corresponding to case 2, the state of charge of the storage element E3.1 identified SoC_Ce1131 changes inversely with the state of charge of the storage element E3.2 identified SoC_Ce1132 because the terminals of these two storage elements are connected directly in parallel at the end of the connection step in order to achieve rapid dynamic balancing of their states of charge.

Dans le cas de la figure 7 correspondant au cas 3, l'état de charge de l'élément de stockage E1,1 repéré SoC_Ce1111 évolue inversement de l'état de charge de l'élément de stockage E1,2 repéré SoC_Ce1112 car les bornes de ces deux éléments de stockage sont connectées directement en parallèle à l'issue de l'étape de connexion afin de réaliser un équilibrage dynamique rapide de leurs états de charge. Dans le cas de la figure 8 correspondant au cas 4, l'état de charge de l'élément de stockage E3,1 repéré SoC_Ce1131 évolue inversement de l'état de charge de l'élément de stockage E3,2 repéré SoC_Ce1132 car les bornes de ces deux éléments de stockage sont connectées directement en parallèle à l'issue de l'étape de connexion dans un premier montage directement en parallèle afin de réaliser un premier équilibrage dynamique de leurs états de charge. Dans le même temps, l'état de charge de l'élément de stockage E2,1 repéré SoC_Ce1121 évolue inversement de l'état de charge de l'élément de stockage E2,2 repéré SoC_Ce1122 car les bornes de ces deux éléments de stockage sont connectées directement en parallèle à l'issue de l'étape de connexion dans un deuxième montage directement en parallèle afin de réaliser un deuxième équilibrage dynamique de leurs états de charge. Enfin dans le même temps, l'état de charge de l'élément de stockage E1,1 repéré SoC_Ce1111 évolue inversement de l'état de charge de l'élément de stockage E1,2 repéré SoC_Ce1112 car les bornes de ces deux éléments de stockage sont connectées directement en parallèle à l'issue de l'étape de connexion dans un troisième montage directement en parallèle afin de réaliser un troisième équilibrage dynamique de leurs états de charge. Les trois montages en parallèle sont indépendants et connectés entre eux en série. La figure 9 illustre des courbes identiques mais dans le cas d'une combinaison dans le temps de plusieurs des états du dispositif de gestion, ici en pilotant les éléments de commutation d'abord dans le cas 2, puis dans le cas 4 au bout d'environ 6000 secondes d'application du cas 2. In the case of FIG. 7 corresponding to case 3, the state of charge of the storage element E1.1 identified SoC_Ce1111 changes inversely with the state of charge of the storage element E1.2 identified SoC_Ce1112 because the terminals of these two storage elements are connected directly in parallel at the end of the connection step in order to achieve rapid dynamic balancing of their states of charge. In the case of FIG. 8 corresponding to case 4, the state of charge of the storage element E3.1 identified SoC_Ce1131 changes inversely with the state of charge of the storage element E3.2 identified SoC_Ce1132 because the terminals of these two storage elements are connected directly in parallel at the end of the connection step in a first directly parallel assembly in order to achieve a first dynamic balancing of their states of charge. At the same time, the state of charge of the storage element E2,1 identified SoC_Ce1121 changes inversely with the state of charge of the storage element E2,2 identified SoC_Ce1122 because the terminals of these two storage elements are connected directly in parallel at the end of the connection step in a second assembly directly in parallel in order to achieve a second dynamic balancing of their states of charge. Finally, at the same time, the state of charge of the storage element E1,1 identified SoC_Ce1111 changes inversely with the state of charge of the storage element E1,2 identified SoC_Ce1112 because the terminals of these two storage elements are connected directly in parallel at the end of the connection step in a third assembly directly in parallel in order to achieve a third dynamic balancing of their states of charge. The three parallel assemblies are independent and connected together in series. FIG. 9 illustrates identical curves but in the case of a combination in time of several of the states of the management device, here by controlling the switching elements first in case 2, then in case 4 after about 6000 seconds of application of Case 2.

En référence à la figure 10, l'étape d'équilibrage peut comprendre une étape d'estimation des courants électriques d'équilibrage au sein du montage en parallèle des éléments de stockage sélectionnés à l'étape de sélection. Notamment, l'étape d'estimation peut comprendre une étape de détermination de la tension aux bornes d'au moins un élément de commutation Ci,1 aménagé sur au moins une liaison de raccordement électrique reliant entre elles deux branches parmi lesquelles des éléments de stockage Ei,1 ont été sélectionnés à l'étape de sélection. Un moyen de mesure est utilisé au niveau de chaque branche pour déterminer le courant du montage série en entrée de branche : respectivement 11 pour la branche B1, 12 pour la branche B2, lm pour la branche Bm, etc... Le courant le traversant le seul élément de commutation fermé est tel que : 1c = 11 +12 + let:, où let:, est le courant d'équilibrage à déterminer. With reference to FIG. 10, the balancing step may comprise a step of estimating the balancing electric currents within the parallel assembly of the storage elements selected in the selection step. In particular, the estimation step may comprise a step of determining the voltage across at least one switching element Ci, 1 arranged on at least one electrical connection link interconnecting two branches, among which storage elements Ei, 1 were selected at the selection stage. Means of measurement are used at each branch to determine the current of the series assembly at the input of branch: respectively 11 for the branch B1, 12 for the branch B2, lm for the branch Bm, etc ... The current passing through it the only closed switching element is such that: 1c = 11 + 12 + let :, where let :, is the balancing current to be determined.

Or: = + = :1a tension au borries del'élement E. Tic: la tension au bornes du connecteur la résistance du connecteur Ainsi, en connaissant la résistance 1:1c de l'élément de commutation, la mesure de la tension électrique 1.1c à ses bornes permet de déterminer le courant d'équilibrage leq. Or: = + =: 1a voltage at the edge of the element E. Tic: the voltage at the connector terminals the resistance of the connector Thus, knowing the resistance 1: 1c of the switching element, the measurement of the voltage 1.1 c at its terminals allows to determine the balancing current leq.

Il peut aussi être prévu que le procédé de gestion comprenne une étape de protection contre une décharge excessive de tout élément de stockage Eijde la batterie, cette étape comprenant : - une étape d'identification d'au moins un élément de stockage Ei,1 de la batterie aux bornes duquel la tension électrique est inférieure à un seuil bas prédéterminé (ce seuil étant lui-même fonction d'un seuil de risque de détérioration et d'une marge de sécurité), - puis une étape d'équilibrage telle que définie précédemment dont l'étape de sélection est telle qu'au moins l'élément de stockage identifié à l'étape d'identification est sélectionné et que tous les éléments de stockage implantés à des emplacements de même rang que celui où est implanté l'élément de stockage identifié à l'étape d'identification sont sélectionnés. Si en utilisation, l'unité de commande, recevant en entrée la valeur des tensions électriques aux bornes des éléments de stockage, détecte qu'un élément Ei,1 atteint une tension proche de la tension de décharge excessive, il envoie une ordre de fermeture des connecteurs Ci_ 1,1<j<m-1 et Co <i<m-i pour mettre tous les éléments de la ligne Li en parallèle et donc, dans la mesure où les états de charge des autres éléments sont supérieurs à zéro, équilibrer et prévenir la décharge excessive de l'élément E;,1. It can also be expected that the management method comprises a step of protection against excessive discharge of any storage element Eijde the battery, this step comprising: a step of identifying at least one storage element Ei, 1 de the battery at the terminals of which the voltage is below a predetermined low threshold (this threshold being itself a function of a risk of deterioration threshold and a safety margin), - then a balancing step as defined previously the selection step is such that at least the storage element identified in the identification step is selected and all the storage elements located at locations of the same rank as the location where the element is implanted storage identified in the identification step are selected. If in use, the control unit, receiving as input the value of the electrical voltages at the terminals of the storage elements, detects that an element Ei, 1 reaches a voltage close to the excessive discharge voltage, it sends a closing command connectors Ci_ 1,1 <j <m-1 and Co <i <mi to put all the elements of the line Li in parallel and therefore, insofar as the states of charge of the other elements are greater than zero, to balance and prevent excessive discharge of the element E;, 1.

Ainsi, il est possible de prévoir que durant l'étape de sélection, au moins un élément de stockage Ei j de chacune des branches Bi soit sélectionné. En référence à la figure 11, le procédé de gestion peut aussi comprendre une étape de protection contre une charge excessive de tout élément de stockage de la batterie, comprenant une étape de dissipation automatique d'énergie au niveau d'au moins un élément de stockage de la batterie lorsque la tension électrique aux bornes de cet élément de stockage est supérieure à un seuil haut prédéterminé. Pour cela, les moyens logiciels et/ou matériels comprennent par exemple une diode Zener repérée 4,1 montée en parallèle de chacun des éléments de stockage Ei,1 et configurée pour devenir passante lorsque la tension électrique à ses bornes est supérieure au seuil haut prédéterminé de charge excessive des éléments de stockage. Ce seuil est fonction d'un seuil de risque de détérioration et d'une marge de sécurité. Lors de la dissipation, une partie de l'énergie stockée dans l'élément Ei,1 est dissipée dans une résistance Ri j connectée en série avec la diode 41. La solution précédemment décrite permet d'avoir des circuits d'équilibrage sélectifs, avec peu de composants. En plus d'un faible coût, cela permet de s'affranchir d'une chaine de transport d'énergie et donc des pertes des rendements de conversion qui lui sont associés. Accessoirement, elle permet de se passer d'une mesure précise de la tension des cellules, donc les capteurs de tension peuvent être remplacés par de capteurs moins performants mais moins onéreux. Thus, it is possible to provide that during the selection step, at least one storage element Ei j of each branch Bi is selected. With reference to FIG. 11, the management method may also include a step of protecting against an excessive load of any storage element of the battery, comprising a step of automatic dissipation of energy at the level of at least one storage element of the battery when the voltage at the terminals of this storage element is greater than a predetermined high threshold. For this purpose, the software and / or hardware means comprise, for example, a zener diode labeled 4.1 mounted in parallel with each of the storage elements Ei, 1 and configured to become on when the electrical voltage at its terminals is greater than the predetermined high threshold. excessive loading of the storage elements. This threshold is based on a threshold of risk of deterioration and a safety margin. During the dissipation, a part of the energy stored in the element Ei, 1 is dissipated in a resistor Ri j connected in series with the diode 41. The solution previously described makes it possible to have selective balancing circuits, with few components. In addition to a low cost, it eliminates a chain of energy transport and therefore losses of conversion efficiency associated with it. Incidentally, it makes it possible to dispense with a precise measurement of the voltage of the cells, therefore the voltage sensors can be replaced by less efficient sensors but less expensive.

L'invention présente les avantages suivants : - il s'agit d'un équilibrage non dissipatif, qui réoriente l'énergie au sein même de la batterie, des éléments les plus chargés à ceux les moins chargés, - le dispositif de gestion permet de sélectionner les éléments entre lesquels le transfert d'énergie est réalisé pendant l'équilibrage, - il n'y a pas de chute de tension aux bornes de la batterie durant l'étape d'équilibrage, - les éventuels défauts de courts-circuits des éléments de commutation n'ont pas d'incidence, - il n'y a pas de perte par effet Joule dans les éléments de commutation en dehors de l'étape d'équilibrage : en effet en fonctionnement normal, le courant dans la batterie est réparti dans les différentes branches sans qu'il ne traverse aucun élément de commutation alors tous à l'état ouvert, - la mise en parallèle de plusieurs éléments en série avec plusieurs autres éléments en série permet de faibles appels de courant. L'intensité du courant d'appel est fonction de la différence de tension des éléments mis en parallèle et de la résistance équivalente de la maille crée lors de la mise en parallèle. La mise en parallèle de plusieurs éléments en série avec plusieurs autres éléments en série induit une résistance équivalente élevée. Par conséquent, l'appel de courant est faible pour une différence de tension donnée, - dans le cas d'une architecture matricielle de la batterie dont le nombre de branches est supérieur à 2, il est possible de réaliser un mode de fonctionnement pour lequel les éléments de commutation ne sont pas traversés par l'intégralité du courant de la batterie et donc leur dimensionnement peut être peu contraignant, permettant de limiter le coût des composants (interrupteurs et composants passifs associés). The invention has the following advantages: - it is a non-dissipative balancing, which redirects the energy within the battery, from the most charged elements to the least loaded, - the management device allows select the elements between which the energy transfer is carried out during balancing, - there is no voltage drop across the battery during the balancing step, - any short circuit faults switching elements have no effect, - there is no loss by Joule effect in the switching elements outside the balancing step: indeed in normal operation, the current in the battery is distributed in the different branches without passing through any switching element then all in the open state, - the paralleling of several elements in series with several other elements in series allows low current calls. The inrush current is a function of the voltage difference of the elements in parallel and the equivalent resistance of the mesh created during the paralleling. The paralleling of several elements in series with several other elements in series induces a high equivalent resistance. Consequently, the current draw is weak for a given voltage difference, - in the case of a matrix architecture of the battery whose number of branches is greater than 2, it is possible to realize a mode of operation for which the switching elements are not traversed by the entire battery current and therefore their dimensioning can be less restrictive, to limit the cost of components (switches and associated passive components).

Claims (13)

REVENDICATIONS1. Procédé de gestion d'une batterie de stockage d'énergie électrique comprenant une pluralité de branches (Bj, 1m) connectées électriquement entre elles dans un montage en parallèle et comportant chacune une pluralité d'éléments de stockage (E; j, 1n) connectés électriquement entre eux dans un montage en série, le procédé de gestion comprenant une étape d'équilibrage des états de charge (SoC) de tout ou partie desdits éléments de stockage (Ei,j), le procédé de gestion étant caractérisé en ce que l'étape d'équilibrage comporte : une étape de sélection d'au moins deux éléments de stockage (E; j, Eij+1) appartenant à deux branches distinctes (Bj, Bi+i) et aux bornes desquels les tensions électriques sont différentes, et une étape de connexion dans un montage directement en parallèle des éléments de stockage sélectionnés à l'étape de sélection. REVENDICATIONS1. A method of managing an electric power storage battery comprising a plurality of branches (Bj, 1m) electrically connected to each other in a parallel arrangement and each having a plurality of connected storage elements (E; j, 1n) electrically between them in a series connection, the management method comprising a step of balancing the charge states (SoC) of all or part of said storage elements (Ei, j), the management method being characterized in that balancing step comprises: a step of selecting at least two storage elements (E; j, Eij + 1) belonging to two distinct branches (Bj, Bi + i) and at the terminals of which the electrical voltages are different, and a connection step in a directly parallel arrangement of the storage elements selected in the selecting step. 2. Procédé de gestion selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étape de connexion comprend une étape de raccordement électrique entre les deux branches auxquelles appartiennent les deux éléments de stockage sélectionnés à l'étape de sélection, ledit raccordement étant réalisé, par rapport au sens de circulation du courant dans lesdites branches, en amont et en aval des éléments de stockage sélectionnés. 2. Management method according to claim 1, characterized in that the connection step comprises a step of electrical connection between the two branches to which belong the two storage elements selected in the selection step, said connection being made by relative to the flow direction of the current in said branches, upstream and downstream of the selected storage elements. 3. Procédé de gestion selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que deux des éléments de stockage sélectionnés à l'étape de sélection et appartenant à des branches distinctes sont implantés à des emplacements de même rang (i) au sein du montage en série dans leur branche respective. 3. Management method according to one of claims 1 or 2, characterized in that two of the storage elements selected in the selection step and belonging to separate branches are located at locations of the same rank (i) within serial assembly in their respective branches. 4. Procédé de gestion selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que, à l'issue de l'étape de sélection, au moins un élément de stockage (Ei,j) est sélectionné. 4. Management method according to one of claims 1 to 3, characterized in that, at the end of the selection step, at least one storage element (Ei, j) is selected. 5. Procédé de gestion selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la sélection des éléments de stockage (Ei,j) à l'étape de sélection est fonction de critères de sélection tenant compte d'une dynamique recherchée de l'équilibrage et/ou d'une valeur seuil de l'intensité électrique dans le montage directement en parallèle des éléments de stockage (Ei,1). 5. Management method according to one of claims 1 to 4, characterized in that the selection of the storage elements (Ei, j) in the selection step is based on selection criteria taking into account a desired dynamics of balancing and / or a threshold value of the electrical intensity in the directly parallel mounting of the storage elements (Ei, 1). 6. Procédé de gestion selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'étape d'équilibrage comprend une étape d'estimation des courants électriques d'équilibrage (leq) au sein du montage directement en parallèle des éléments de stockage (Ei,j) sélectionnés à l'étape de sélection. 6. Management method according to one of claims 1 to 5, characterized in that the balancing step comprises a step of estimating the balancing electric currents (leq) within the directly parallel connection of the elements of storage (Ei, j) selected in the selection step. 7. Procédé de gestion selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'étape d'estimation comprend une étape de détermination de la tension aux bornes d'au moins un élément de commutation (Ci,j) aménagé sur au moins une liaison de raccordement électrique reliant entre elles deux branches (B1) auxquelles appartiennent des éléments de stockage (Ei,j) sélectionnés à l'étape de sélection. 7. Management method according to claim 6, characterized in that the estimation step comprises a step of determining the voltage across at least one switching element (Ci, j) arranged on at least one connection of electrical connection interconnecting two branches (B1) to which belong storage elements (Ei, j) selected in the selection step. 8. Procédé de gestion selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il comprend une étape de protection contre une décharge excessive de tout élément de stockage (Ei,j) de la batterie, comprenant :- une étape d'identification d'au moins un élément de stockage (Ei,j) de la batterie aux bornes duquel la tension électrique est inférieure à un seuil bas prédéterminé, - puis une étape d'équilibrage dont l'étape de sélection est telle qu'au moins l'élément de stockage (Ei,j) identifié à l'étape d'identification est sélectionné et que tous les éléments de stockage (Ei,j) implantés à des emplacements de même rang (i) que le rang de l'élément de stockage (Ei,j) identifié à l'étape d'identification sont sélectionnés. 8. Management method according to one of claims 1 to 7, characterized in that it comprises a step of protection against excessive discharge of any storage element (Ei, j) of the battery, comprising: - a step d identification of at least one storage element (Ei, j) of the battery at the terminals of which the electric voltage is below a predetermined low threshold, then a balancing step whose selection step is such that minus the storage element (Ei, j) identified at the identification step is selected and all the storage elements (Ei, j) located at locations of the same rank (i) as the rank of the element storage (Ei, j) identified at the identification step are selected. 9. Procédé de gestion selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il comprend une étape de protection contre une charge excessive de tout élément de stockage (Ei,j) de la batterie, comprenant une étape de dissipation automatique de l'énergie stockée dans au moins un élément de stockage (Ei,j) de la batterie lorsque la tension électrique aux bornes de cet élément de stockage (Ei,j) est supérieure à un seuil haut prédéterminé. 9. Management method according to one of claims 1 to 8, characterized in that it comprises a step of protection against excessive load of any storage element (Ei, j) of the battery, comprising an automatic dissipation step energy stored in at least one storage element (Ei, j) of the battery when the electrical voltage across this storage element (Ei, j) is greater than a predetermined high threshold. 10. Dispositif de gestion d'une batterie de stockage d'énergie électrique comprenant une pluralité de branches (B1, 1 <_j<_rn) connectées électriquement entre elles dans un montage en parallèle et comportant chacune une pluralité d'éléments de stockage (E; j, 1n) connectés électriquement entre eux dans un montage en série, le dispositif étant caractérisé en ce qu'il comprend des moyens logiciels et/ou matériels qui mettent en oeuvre un procédé de gestion selon l'une quelconque des revendications 1 à 9. 10. Device for managing an electric energy storage battery comprising a plurality of branches (B1, 1 <_j <_rn) electrically connected to each other in a parallel connection and each comprising a plurality of storage elements (E j, 1n) electrically connected to one another in a series connection, the device being characterized in that it comprises software and / or hardware means which implement a management method according to any one of claims 1 to 9 . 11. Dispositif de gestion selon la revendication 10, caractérisé en ce que les moyens logiciels et/ou matériels comprennent des liaisons de raccordement électrique reliant chacune deux branches (B1, B1+1) entre elles entre deux éléments de stockage (Eij, Ei,1,1) et comportant chacuneun élément de commutation (Ci,j), les liaisons de raccordement étant configurées de sorte que chaque branche est reliée électriquement à au moins une autre branche. 11. Management device according to claim 10, characterized in that the software and / or hardware means comprise electrical connection links each connecting two branches (B1, B1 + 1) between them between two storage elements (Eij, Ei, 1,1) and each having a switching element (Ci, j), the connecting links being configured so that each branch is electrically connected to at least one other branch. 12. Dispositif de gestion selon la revendication 11, caractérisé en ce que les moyens logiciels et/ou matériels comprennent une unité de commande générant des ordres d'actionnement pilotant les éléments de commutation (Ci,j) de sorte à réaliser l'étape de connexion. 12. Management device according to claim 11, characterized in that the software and / or hardware means comprise a control unit generating actuation commands driving the switching elements (Ci, j) so as to perform the step of connection. 13. Dispositif de gestion selon l'une quelconque des revendications 10 à 12, caractérisé en ce que les moyens logiciels et/ou matériels comprennent une diode Zener (4,1) montée en parallèle de chacun des éléments de stockage (Ei,j) et configurée pour devenir passante lorsque la tension électrique à ses bornes est supérieure au seuil haut prédéterminé de charge excessive des éléments de stockage (Ei,j), une partie de l'énergie stockée étant dissipée dans une résistance (Ri,j) connectée en série avec la diode (4,1). 13. Management device according to any one of claims 10 to 12, characterized in that the software and / or hardware means comprise a zener diode (4.1) connected in parallel with each of the storage elements (Ei, j). and configured to turn on when the voltage at its terminals is greater than the predetermined high threshold of excessive charge of the storage elements (Ei, j), a portion of the stored energy being dissipated in a resistor (Ri, j) connected in series with the diode (4,1).
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