FR3035550A1 - Procede de charge electrique d'une batterie par une source d'energie intermittente et dispositif de controle de charge correspondant - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un procédé de charge électrique d'une batterie par une source d'énergie intermittente, selon un profil de charge variable dans le temps. Les étapes suivantes sont mises en œuvre de façon itérative à des instants successifs : a) détermination d'un courant limite de charge à partir d'une variable caractéristique d'un niveau de charge courant de la batterie ; b) acquisition d'un courant délivré par la source ; c) test comparatif entre le courant acquis et le courant limite de charge déterminé ; d) génération d'un courant de charge dont l'amplitude est soit égale au courant limite déterminé, si le courant acquis est supérieur ou égal au courant limite, soit égale au courant fourni par la source, si le courant acquis est inférieur au courant limite.
Description
3 5 5 50 1 TITRE : Procédé de charge électrique d'une batterie par une source d'énergie intermittente et dispositif de contrôle de charge correspondant La présente invention concerne un procédé de charge électrique d'une 5 batterie et un dispositif de contrôle de charge électrique d'une batterie, par exemple une batterie lithium-ion, au plomb, Ni-Cd ou Ni-MH. De façon standard, une batterie telle qu'une batterie lithium-ion est chargée par la mise en oeuvre de deux phases de charge successives : 10 - une première phase de charge consistant à charger à courant de charge constant jusqu'à ce que la tension de la batterie atteigne une limite supérieure de tension, par exemple de l'ordre de 4,2V; - une deuxième phase de charge consistant à charger à tension constante jusqu'à ce que le courant de charge tombe à environ 3% de 15 sa valeur nominale. Un tel processus de charge est relativement lent. Il requiert typiquement plusieurs heures de charge. Pour réduire la durée de charge, il n'est cependant pas recommandé d'utiliser un courant de charge trop élevé, dépassant sa valeur 20 nominale, ou une tension de charge supérieure à la limite supérieure de tension de la batterie. En effet, cela aurait pour effet de dégrader la batterie, du fait de l'accumulation de lithium métallique à l'interface électrode-électrolyte, ce qui augmente la résistance interne et réduit la durée de vie de la batterie. 25 Pour diminuer la durée de charge d'une batterie lithium-ion tout en préservant la batterie, il est connu d'appliquer des impulsions de courant de charge séparées par des périodes de relaxation, comme décrit dans le document B. K. Purushothaman and U. Landau, "Rapid Charging of Lithium-Ion Batteries Using Pulsed Currents A Theoretical Analysis," J. Electrochem. Soc., vol. 153, 30 no. 3, pp. A533-A542, Mar. 2006. L'amplitude et la largeur des impulsions ainsi que la durée des périodes de relaxation peuvent être modifiées afin d'influer sur la diffusion des ions Li + à travers l'interface graphite/SEI (de l'anglais « Solide 3035550 2 Electrolyte Interface ») et, par conséquent, de faire varier la vitesse de charge et la durée de vie de la batterie. Pour charger une batterie lithium-ion, on peut utiliser une source d'énergie temporellement intermittente, basée par exemple sur l'énergie solaire ou éolienne, fournissant une énergie qui n'est pas constante et régulière au cours du temps. Dans ce cas, le courant de charge disponible en sortie de la source d'énergie varie temporellement : il peut être insuffisant ou trop élevé par rapport à un courant de charge de consigne prescrit selon la méthode de charge.
Une première solution consiste à charger la batterie uniquement avec le courant délivré par la source d'énergie intermittente en limitant le courant de charge à un seuil, par exemple 2A, lorsqu'il dépasse ce seuil. De façon analogue, on peut limiter la tension de charge à un seuil de tension.
Une deuxième solution consiste à charger la batterie avec le courant délivré par la source d'énergie intermittente, uniquement lorsque ce courant est compris entre deux valeurs prédéfinies, par exemple entre 1,8 A et 2,2 A. On peut procéder de façon analogue pour la tension de charge.
Ces deux solutions conviennent aux méthodes de charge utilisant un courant de charge constant. En revanche, elles s'avèrent moins efficaces lorsque la charge est réalisée par un courant (ou une tension) qui n'est pas constant, par exemple de façon impulsionnelle et/ou selon un profil de charge variable temporellement. La présente invention vient améliorer la situation. A cet effet, l'invention concerne un procédé de charge électrique d'une 30 batterie par une source d'énergie intermittente selon un profil de charge variable dans le temps, comprenant les étapes suivantes mises en oeuvre de façon itérative à des instants successifs : 3035550 3 a) détermination d'un courant limite de charge à partir d'une variable caractéristique d'un niveau de charge courant de la batterie ; b) acquisition d'un courant délivré par la source ; c) test comparatif entre le courant acquis et le courant limite de charge 5 déterminé ; d) génération d'un courant de charge dont l'amplitude est soit égale au courant limite déterminé, si le courant acquis est supérieur ou égal au courant limite, soit égale au courant fourni par la source, si le courant acquis est inférieur au courant limite.
10 Selon l'invention, pour chacun des instants successifs, on détermine l'amplitude du courant de charge par le compromis suivant : - si le courant délivré par la source est supérieur ou égal à un courant limite, l'amplitude du courant de charge est égale à ce courant limite ; 15 - si le courant délivré par la source est inférieur au courant limite, l'amplitude du courant de charge est égale au courant délivré par la source. En outre, le courant limite est mis à jour en fonction d'une variable 20 caractéristique du niveau de charge courant de la batterie. Grâce à cela, on réalise une charge de la batterie selon un profil de charge réel qui se rapproche au mieux d'un profil de charge prédéfini. Ainsi, on peut préserver la durée de vie de la batterie et/ou améliorer la rapidité de la 25 charge. La variable caractéristique du niveau de charge courant de la batterie peut être un état de charge ou SOC (de l'anglais « State Of Charge ») de la batterie. Le SOC permet de représenter le niveau de charge de la batterie avec beaucoup de précision, quels que soient la température, le courant et/ou le vieillissement de la batterie.
3035550 4 Avantageusement, le procédé comprend une première étape de configuration lors de laquelle on paramètre une courbe de charge de référence, le courant limite de charge étant déterminé à l'aide de ladite courbe de référence.
5 De façon standard, une charge, par exemple une charge impulsionnelle ou une charge continue, suit un profil de charge qui est défini par une courbe de charge de référence. Celle-ci est utilisée pour déterminer le courant limite de charge mis à jour pour chaque impulsion, à partir de la variable caractéristique du niveau de charge courant de la batterie.
10 Avantageusement encore, le procédé comprend une deuxième étape de configuration lors de laquelle on détermine une relation entre la courbe de charge de référence et ladite variable caractéristique du niveau de charge de la batterie.
15 Dans ce cas, avantageusement, lors de l'étape a), on détermine le courant limite de charge, en déterminant le point de la courbe de charge de référence correspondant par ladite relation à la variable caractéristique du niveau de charge courant de la batterie.
20 Dans un mode de réalisation particulier, lors de la deuxième étape de configuration, on réalise une charge de la batterie en appliquant un courant de charge dont l'amplitude est définie par la courbe de charge de référence et on détermine parallèlement l'évolution de ladite variable caractéristique du niveau de charge courant de la batterie.
25 Avantageusement, la courbe de charge de référence définit un courant de charge dont l' amplitude est décroissante au cours du temps. On peut déterminer l'état de charge de la batterie par une méthode du 30 groupe comportant une méthode coulométrique d'intégration temporelle du courant de charge et une méthode de dérivation temporelle de la tension de la batterie.
3035550 5 Avantageusement, les étapes a), b), c) et d) sont exécutées de façon itérative jusqu'à obtenir une charge prédéfinie, notamment une charge complète, de la batterie.
5 Dans un mode de réalisation particulier, on charge la batterie au moyen d'impulsions de courant électrique et, pour chaque impulsion de courant (lbatt(N)), on exécute les étapes a) à d).
10 Dans ce cas, avantageusement, la courbe de charge de référence est une courbe enveloppe d'impulsions de courant. Dans un autre mode de réalisation particulier, on charge la batterie par un courant continu (non impulsionnel).
15 Avantageusement encore, le procédé est appliqué à l'une des batteries du groupe comportant une batterie lithium-ion, une batterie au plomb, une batterie Ni-Cd et une batterie Ni-MH.
20 L'invention concerne aussi un dispositif de contrôle d'une charge électrique d'une batterie par une source d'énergie intermittente selon un profil de charge variable, comprenant un module de détermination d'un courant limite de charge à partir d'une variable caractéristique d'un niveau de charge courant de la batterie, un module d'acquisition d'un courant délivré par la source, un module de 25 test destiné à comparer le courant acquis et le courant limite de charge déterminé, et un module de génération, à partir du courant délivré par la source, d'un courant électrique de charge dont l'amplitude est soit égale au courant limite déterminé, si le courant acquis est supérieur ou égal au courant limite, soit égale au courant fourni par la source, si le courant acquis est inférieur au courant 30 limite.
3035550 6 Le dispositif de contrôle de charge comprend avantageusement tout ou partie des caractéristiques additionnelles suivantes : - un module de paramétrage d'une courbe de charge de référence du courant de charge ; 5 - un module de détermination d'une relation entre les points de la courbe de charge de référence et ladite variable caractéristique du niveau de charge de la batterie ; - le module de détermination d'un courant limite de charge est agencé pour déterminer le point de la courbe de charge de référence 10 correspondant par ladite relation à la variable caractéristique du niveau de charge courant de la batterie ; - le module de génération est agencé pour générer des impulsions de courant électrique de charge.
15 L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description suivante d'un mode de réalisation particulier du procédé de charge d'une batterie Lithium-ion par une source d'énergie intermittente selon l'invention, en référence aux dessins annexés sur lesquels : - La figure 1 représente un organigramme des étapes du procédé de 20 charge, selon un mode de réalisation particulier de l'invention ; - La figure 2 représente une courbe enveloppe de référence d'impulsions de courant de charge dans l'hypothèse où la production d'énergie est suffisante pendant toute la durée de la charge ; - La figure 3 représente l'évolution temporelle de l'état de charge de la 25 batterie, correspondant à une charge selon la courbe enveloppe de la figure 2 ; - La figure 4 représente un exemple de l'évolution temporelle du courant fourni par la source d'énergie intermittente pendant plusieurs heures et une courbe enveloppe réelle d'impulsions de courant de charge 30 obtenue selon l'invention ; 3035550 7 La figure 5 représente l'évolution temporelle de l'état de charge par application d'impulsions de courant de charge selon la courbe enveloppe réel de la figure 4 ; La figure 6 représente un schéma bloc fonctionnel d'un système 5 comportant une source d'énergie intermittente, un dispositif de contrôle de charge et une batterie, selon une forme de réalisation particulière de l'invention. Le procédé de charge de l'invention permet de charger une batterie 1 de 10 type lithium-ion, par exemple une batterie de technologie lithium-ion Samsung22F, à l'aide d'une source d'énergie intermittente 2, selon un profil de charge variable temporellement. Par source d'énergie intermittente, on entend désigner une source qui, en 15 cours de production, produit une énergie qui n'est pas constante et régulière au cours du temps. Par exemple, il peut s'agir d'un dispositif photovoltaïque destiné à transformer de l'énergie solaire en énergie électrique ou un dispositif éolien destiné à transformer de l'énergie éolienne en énergie électrique. L'énergie électrique produite est intermittente. Dans l'exemple particulier de réalisation zo décrit ici, la source d'énergie intermittente 2 comprend un dispositif photovoltaïque. Dans le mode de réalisation particulier décrit ici, la charge de la batterie 1 est impulsionnelle. En d'autres termes, la batterie 1 est chargée par une 25 succession d'impulsions de courant électrique de charge, notées /batt(N) où N représente le numéro d'ordre (ou indice) d'une impulsion, N étant ici égal à 0, 1, 2, .... Le dispositif photovoltaïque 2 produit en sortie un courant électrique ipv(t) 30 qui varie au cours du temps en fonction notamment de l'irradiation solaire, des caractéristiques propres au dispositif 2, et éventuellement du vent. Ce courant 3035550 8 ipv(t) est destiné à être utilisé pour charger la batterie 1 par l'intermédiaire d'un module 3 de contrôle de charge. Le module 3 de contrôle de charge est destiné à recevoir en entrée le 5 courant électrique i(t) délivré par le dispositif photovoltaïque 2 et à délivrer en sortie des impulsions de courant /batt(N) de charge de la batterie 1. Il est adapté pour mettre en oeuvre un algorithme de détermination des amplitudes des impulsions de courant de charge /batt(N), comme cela sera décrit plus loin. Les impulsions de courant de charge peuvent être séparées les unes des autres par 10 des pauses (à courant de charge nul) ou éventuellement par des phases de décharge. En référence à la figure 1, lors d'une première étape de configuration EO, on paramètre une courbe de charge de référence, notée Ich_ref, ou courbe 15 enveloppe. Dans le mode de réalisation décrit ici, la courbe de charge de référence constitue une courbe enveloppe d'impulsions de courant de charge dans le module de contrôle de charge 3. Cette courbe de charge de référence représente l'évolution de l'amplitude du courant de charge (ici l'évolution des amplitudes des impulsions de courant de charge) en fonction du temps (ou ici, de 20 façon alternative, en fonction du numéro d'ordre d'impulsion N) dans l'hypothèse théorique où l'irradiation solaire reçue par le module photovoltaïque 2 serait suffisante pour permettre de charger la batterie 1 selon la limite de la courbe de référence. Autrement dit, si l'irradiation solaire est suffisante, l'amplitude du courant de charge est définie par des points de cette courbe de référence Ich_ref.
25 En l'espèce, les amplitudes respectives des impulsions de courant de charge successives, ibatt(tN) où tN représente l'instant d'application de l'impulsion d'indice N, sont définies par des points de la courbe de référence Ich_ref. La courbe de charge de référence Ich_ref est mémorisée dans une mémoire 30 du module de contrôle 3. Elle comprend un ensemble de points, chacun de ces points étant défini par une amplitude de courant exprimée en ampères et par un 303 5 5 50 9 instant t (ou ici un numéro d'ordre N). Elle peut être définie par une équation et/ou par des données relatives aux points de la courbe. La courbe de charge de référence Ich_ref, ou courbe enveloppe, définit un 5 profil de charge théorique, ou virtuel, en fonction du temps. Elle représente une charge selon un profil variable temporellement, c'est-à-dire à courant de charge (ou de façon analogue à tension de charge) non constant dans le temps. Ainsi, selon ce profil de charge théorique, le courant de charge varie au cours du temps. Par exemple, le courant de charge décroît en fonction du temps. Dans le 113 cas d'une charge impulsionnelle, il en résulte que les impulsions de courant de charge ont des amplitudes qui varient au cours du temps. Par exemple, les impulsions successives ont des amplitudes décroissantes. La variation du courant de charge peut par exemple être de type 15 exponentiel ou linéaire. Dans le cas d'une variation exponentielle, la courbe enveloppe est définie par une équation contenant un facteur exponentiel en fonction du temps ou du numéro d'ordre de l'impulsion, par exemple : a X ebxN + C OÙ 20 - N est le numéro d'ordre d'une impulsion de charge ; - 1(N) est le régime (ou amplitude) de la Nième impulsion de charge ; - a est un réel négatif de valeur absolue strictement inférieure à 1 ; - b est un réel positif de valeur absolue strictement inférieure à 1 ; - c est un réel positif de valeur proche d'un courant maximal.
25 Dans le cas d'une variation linéaire, la courbe de charge de référence peut comprendre un segment de droite à pente décroissante en fonction du temps (ou ici du numéro d'ordre d'impulsion) ou de préférence plusieurs segments de droite ayant des pentes successives de plus en plus importantes au fil de la charge.
30 Notamment, les courbes de charge de référence peuvent être analogues aux courbes enveloppes décrites dans la demande de brevet français n°1462984.
3035550 10 Comme cela sera explicité par la suite, la courbe de charge de référence Ich_ref permet de déterminer et d'actualiser, ou mettre à jour, un courant limite de charge. Le courant limite de charge peut être actualisé à des instants successifs. Dans le mode de réalisation décrit ici, le courant limite de charge est actualisé 5 pour chaque impulsion de courant à appliquer. Un exemple de courbe enveloppe Ich_ref est illustré par la figure 2 en fonction du temps t. Cette courbe est définie par la relation suivante (en fonction du numéro d'ordre d'impulsion) : -0.0183 X e 0.002xN + 1.018 . Sur la figure 3, on a représenté l'évolution temporelle de l'état de charge ou SOC (de l'anglais « State of Charge ») correspondant, c'est-à-dire lors d'une charge impulsionnelle selon le profil de charge défini par la courbe enveloppe Ich_ref de la figure 2. Lors d'une deuxième étape de configuration El, on détermine une relation 15 entre la courbe de charge de référence Ich_ref (ou courbe enveloppe) et une variable caractéristique du niveau de charge de la batterie 1. Dans l'exemple de réalisation décrit ici, la variable caractéristique du niveau de charge de la batterie 1 est l'état de charge ou SOC (de l'anglais « State Of Charge ») de la batterie 1. On pourrait toutefois utiliser toute autre variable caractérisant le niveau de 20 charge de la batterie 1. Lors de l'étape El, on réalise une charge préliminaire de la batterie 1 au moyen d'un courant de charge selon le profil temporel de charge défini par la courbe de référence Ich_ref de la figure 2. Autrement dit, on charge la batterie 1 à 25 l'aide d'un courant de charge dont l'amplitude est définie par la courbe de référence Ich_ref. Dans le mode de réalisation décrit ici, on charge au moyen d'impulsions de courant de charge. Les amplitudes des impulsions de courant successives correspondent à des points successifs de la courbe enveloppe. Pour mettre en oeuvre l'étape de configuration El, la batterie 1 à vide (SOC=0°/0) est 30 connectée à une source d'énergie apte à fournir un courant électrique suffisant, par l'intermédiaire du module de contrôle de charge 3. Lors de la charge préliminaire, le module 3 génère le courant de charge (ici des impulsions de 3035550 11 courant) à partir du courant fourni par la source, selon le profil temporel de charge défini par la courbe de référence Ich_ref. Pendant cette charge préliminaire, le module de contrôle 3 détermine 5 parallèlement l'évolution de la variable caractéristique du niveau de charge de la batterie 1, ici le SOC ou état de charge de la batterie 1. L'état de charge ou SOC de la batterie 1 est évalué, de façon connue, par exemple par une méthode coulométrique basée sur l'intégration temporelle du courant de charge appliqué à la batterie 1 ou, dans le cas d'une charge impulsionnelle, par une méthode basée 10 sur le calcul de la dérivée de la tension aux bornes de la batterie telle de décrite dans le document FR2908243. A partir de la courbe de charge de référence Ich_ref en fonction du temps et de l'évolution temporelle de l'état de charge ou SOC de la batterie 1 durant la 15 charge préliminaire, le module de contrôle de charge 3 détermine une relation entre la courbe de charge de référence Ich_ref et l'état de charge SOC sous la forme d'une fonction f telle que : Ich ref = f (SOC) La fonction f pourrait de façon alternative être déterminée par calcul ou zo par simulation. On va maintenant décrire un processus de charge selon un mode de réalisation particulier de l'invention. Dans l'exemple particulier décrit ici, la charge est impulsionnelle. Ce processus de charge comprend une succession d'étapes 25 E3 à El 0 ou El 1 destinées à être exécutées de façon itérative, ou en boucle, afin de déterminer l'amplitude du courant de charge à des instants successifs. On note N l'indice de chaque boucle ou itération d'exécution avec N = 0, 1, 2, Ici, N représente également le numéro d'ordre d'une impulsion de charge.
30 Initialement, lors d'une étape E2, la batterie 1 est vide (autrement dit son SOC est nul) et on pose que : 3035550 12 - N=0 ; - I = Ich_ref(t0), 01:1 to représente l'instant de début de charge et Ilim_o correspond à un courant limite initial égal à la valeur de l'enveloppe de référence Ich_ref à l'instant initial to comme représenté sur la figure 2.
5 Les étapes suivantes E3 à E1 0 sont exécutées en boucle à des instants successifs, ici toutes les x secondes. La valeur de x est par exemple inférieure ou égale à 30 secondes.
10 L'étape E3 est une étape d'acquisition du courant produit par la source d'énergie intermittente 2. Par exemple, le module de contrôle 3 mesure le courant ipv(tN) en sortie du dispositif photovoltaïque 2. L'instant tN est tel que : tN = to+N.x 15 Lors d'une étape de test E4, on compare le courant acquis ipv(tN) et un courant limite Ilim,N valable pour la boucle d'indice N en cours d'exécution. Lors de l'exécution de la première boucle (N=0), le courant limite 'lino vaut Ich_ref(to). Si le courant produit ipv(tN), avec tN = to+N.x, est supérieur ou égal au 20 courant limite Ilim,N valable pour la boucle d'indice N en cours d'exécution (branche « Yes » sur la figure 1), alors on règle l'amplitude du courant de charge (en l'espèce l'amplitude de l'impulsion de courant d'indice N ou de numéro d'ordre N à appliquer), notée lbatt(N), à la valeur de courant limite Ilim,N, lors d'une étape E5. Ainsi, à l'instant tN, on limite l'amplitude du courant de charge (en 25 l'espèce l'amplitude de l'impulsion de courant d'ordre N) au courant limite Ilim,N. Si le courant produit ipv(tN) est strictement inférieur au courant limite Ilim,N valable pour la boucle d'indice N en cours d'exécution (branche « No » sur la figure 1), alors on attribue à l'amplitude du courant de charge à appliquer (ici à 30 l'impulsion de courant d'indice N ou de numéro d'ordre N) la valeur du courant ipv(tN), produit par le module photovoltaïque 2, lors d'une étape E6.
3035550 13 Lors d'une étape E7, le module de contrôle 3 génère un courant de charge (en l'espèce une impulsion de courant de charge) ayant l'amplitude déterminée à l'étape E5 ou E6, à partir du courant délivré par le dispositif photovoltaïque, et applique ce courant à la batterie 1.
5 Le procédé passe ensuite à une opération ACTU d'actualisation ou de mise à jour du courant limite Ilim,N+1 valable pour la boucle suivante d'indice N+1. L'actualisation du courant limite comporte plusieurs étapes E8 à El 0 décrites ci-après.
10 L'opération d'actualisation ACTU comprend d'abord une étape E8 de détermination de l'état de charge courant de la batterie 1, noté SOCN, suite à l'application du courant de charge lbatt(N). L'état de charge SOCN peut être déterminé par différentes méthodes de calcul, par exemple : 15 - une méthode coulométrique basée sur le calcul de la capacité de la batterie à l'instant t courant par intégration dans le temps du courant appliqué ; - une méthode de calcul basée sur l'évaluation de la dérivée dans le temps de la tension aux bornes de la batterie, comme décrit dans le brevet FR2908243.
20 L'étape E8 de détermination de l'état de charge SOCN courant de la batterie 1 est suivie d'une étape de test E9 destinée à vérifier si la batterie 1 n'est pas complètement chargée (autrement dit si SOCN<100%).
25 En cas de test E9 positif (branche « Yes » sur la figure 1), autrement dit si la batterie 1 n'est pas complètement chargée (SOCN<100%), le procédé passe à une étape El 0 de détermination du courant limite Ilim,N+1 valable pour la boucle suivante d'indice N+1. Le courant limite Ilim,N+1 est déterminé à l'aide de la fonction f prédéterminée lors de l'étape El, en fonction de l'état de charge 30 courant SOCN déterminé lors de l'étape E8, par la relation suivante : f (SOCN).
3035550 14 Compte tenu de la relation entre la courbe de charge de référence et l'état de charge, telle que /ch 'f = f(SOC), lors de l'étape E10, on détermine en définitive le point de la courbe de référence I ch 'f qui correspond par la relation f à l'état de charge courant SOCN de la batterie 1. Ce point déterminé de la 5 courbe enveloppe de référence constitue le courant limite de charge lum,N+1 valable pour déterminer l'amplitude suivante du courant de charge (ici l'amplitude de l'impulsion de charge d'indice N+1). En cas de test E9 négatif (branche « No » sur la figure 1), autrement dit si 10 la batterie est complètement chargée (SOCN=100%), le procédé passe à une étape de fin El 1 . Suite à l'étape El 0, l'indice de boucle est incrémenté de 1 pour passer à N+1. Le procédé revient alors à l'étape E3 d'acquisition du courant produit par le 15 module photovoltaïque, ipv(tN+1), pour l'instant suivant two. Les étapes E4 à El 0 ou El 1 sont ensuite réitérées pour l'indice N+1. Le procédé se termine ici lorsque la batterie est complètement chargée, son état de charge ayant atteint 100%. On pourrait toutefois envisager d'arrêter 20 la charge à un état de charge maximal prédéfini et inférieur à 100%. Sur la figure 4, on a représenté, en fonction du temps t : L'évolution temporelle du courant i(t) produit en sortie du module photovoltaïque 2; 25 La courbe Ich_reel d'évolution réelle de l'amplitude du courant de charge, correspondant ici à la courbe enveloppe réelle des impulsions de courant charge successives, en fonction du temps ; différentes courbes théoriques d'évolution temporelle du courant de charge (ici des courbes enveloppes d'impulsions de charge), Ich_thi, 30 Ich_th2 et lch_th3, correspondant à différents états de charge de la batterie 1, ayant des portions communes avec la courbe d'évolution réelle Ich_reel- 3035550 15 Sur la figure 5, on a représenté l'évolution temporelle de l'état de charge de la batterie 1 durant une charge impulsionnelle selon l'enveloppe réelle Ich_reel représentée sur la figure 4.
5 On va maintenant décrire, en référence à la figure 6, le dispositif de contrôle de charge 3 selon une forme de réalisation particulière de l'invention. Le dispositif de contrôle de charge 3 comprend : 10 - une interface d'entrée 30 de connexion à une source d'énergie, - un premier module de configuration 31, - un deuxième module de configuration 32, - un module 33 d'acquisition du courant i(t) délivré par la source, - un module de test 34, 15 - un module 35 de réglage du courant de charge lbatt(N), - un module 36 d'actualisation ou de mise à jour d'un courant limite - un module 37 de génération du courant de charge, - une interface de sortie 38 de connexion à une batterie à charger, - et une interface utilisateur 39.
20 Le dispositif de contrôle de charge 3 est destiné à être interposé entre une source d'énergie, par exemple le module photovoltaïque 2, et une batterie à charger, par exemple la batterie 1.
25 Le premier module de configuration 31 permet à un utilisateur de paramétrer une courbe de charge de référence Ich_ref en fonction du temps (ou, de façon alternative, dans le cas particulier d'une charge impulsionnelle, en fonction d'un numéro d'impulsion) au moyen de l'interface utilisateur 39. Le module de configuration 30 est agencé pour mettre en oeuvre l'étape E0. Il 30 intègre une mémoire de stockage de données relatives à la courbe de charge de référence.
3035550 16 Le deuxième module de configuration 32 est adapté pour commander l'exécution de l'étape El de sorte à déterminer la fonction f définissant la relation entre la courbe de charge de référence Ich_ref et l'état de charge SOC de la batterie 1.
5 Le module d'acquisition 33 est adapté pour mesurer le courant ipv(t) en sortie du module photovoltaïque 2 à des instants successifs tN. Il est destiné à mettre en oeuvre l'étape E3.
10 Le module de test 34 est adapté pour mettre en oeuvre l'étape de test E4. Ainsi, le module de test 34 est apte à comparer le courant acquis ipv(tN) à un courant limite lumw valable pour la boucle N en cours d'exécution. Le module de réglage 35 est destiné à régler l'amplitude du courant de 15 charge en fonction du résultat du test réalisé par le module 34. Il est ainsi adapté pour mettre en oeuvre les étapes E5 et E6. Le module d'actualisation, ou de mise à jour, 36 est adapté pour actualiser la valeur du courant limite. Il est destiné à mettre en oeuvre les étapes E8, E9 et 20 E10. Il intègre un bloc 360 de détermination de l'état de charge de la batterie et un bloc 361 de calcul du courant limite lum,N+1 en fonction de l'état de charge SOCN, à l'aide de la fonction f déterminée par le module 32. Le module 37 de génération de courant de charge est destiné à générer 25 un courant de charge (par exemple des impulsions de courant ou un courant continu), à partir du courant délivré par la source d'énergie à laquelle est connectée le dispositif 3. L'amplitude du courant de charge généré est soit égale au courant limite déterminé si le courant acquis est supérieur ou égal à ce courant limite, soit égale au courant ipv(tN) fourni par la source, si le courant 30 ipv(tN) délivré par la source est inférieur au courant limite Ilim,N.
3035550 17 Le courant de charge généré est transmis à la batterie à charger au travers de l'interface de sortie 38. L'interface utilisateur 39 comprend de façon classique un clavier, un 5 écran, une interface graphique permettant la saisie et la restitution de données. L'invention pourrait s'appliquer à une batterie autre qu'une batterie lithium-ion, notamment à des batteries au plomb, Ni-Cd ou Ni-MH.
113 Dans le mode de réalisation particulier qui vient d'être décrit, la charge est impulsionnelle. L'invention s'applique également à une charge continue (c'est-à-dire non-impulsionnelle) selon un profil de charge variable dans le temps.
Claims (17)
- REVENDICATIONS1. Procédé de charge électrique d'une batterie (1) par une source d'énergie intermittente (2) selon un profil de charge variable dans le temps, comprenant les étapes suivantes mises en oeuvre de façon itérative à des instants successifs : a) détermination (El 0) d'un courant limite de charge à partir d'une variable caractéristique d'un niveau de charge courant de la batterie ; b) acquisition d'un courant (ipv(tN)) délivré par la source (2) ; c) test comparatif entre le courant acquis (ipv(tN)) et le courant limite de charge déterminé ; d) génération d'un courant de charge dont l'amplitude est soit égale au courant limite déterminé, si le courant acquis est supérieur ou égal au courant limite, soit égale au courant (ipv(tN)) fourni par la source (2), si le courant acquis est inférieur au courant limite.
- 2. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la variable caractéristique du niveau de charge de la batterie est un état de charge (SOCN) de la batterie (1).
- 3. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend une première étape de configuration (EO) lors de laquelle on paramètre une courbe de charge de référence, le courant limite de charge étant déterminé à l'aide de ladite courbe de référence.
- 4. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'il comprend une deuxième étape de configuration lors de laquelle on détermine une relation entre la courbe de charge de référence (Ich_ref) et ladite variable caractéristique du niveau de charge de la batterie. 3035550 19
- 5. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que, lors de l'étape a), on détermine le courant limite de charge, en déterminant le point de la courbe de charge de référence correspondant par ladite relation à la variable caractéristique du niveau de charge courant de la batterie. 5
- 6. Procédé selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que, lors de la deuxième étape de configuration (El ), on réalise une charge de la batterie (1) en appliquant un courant de charge dont l'amplitude est définie par la courbe de charge de référence (Ich_ref) et on détermine parallèlement 10 l'évolution de ladite variable caractéristique du niveau de charge courant de la batterie (1).
- 7. Procédé selon l'une des revendications 3 à 6, caractérisé en ce que la courbe de charge de référence définit un courant de charge dont l' amplitude 15 est décroissante au cours du temps.
- 8. Procédé selon l'une des revendications 2 à 7, caractérisé en ce qu'on détermine l'état de charge de la batterie par une méthode du groupe comportant une méthode coulométrique d'intégration temporelle du courant 20 de charge et une méthode de dérivation temporelle de la tension de la batterie.
- 9. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les étapes a), b), c) et d) sont exécutées de façon itérative jusqu'à obtenir 25 une charge prédéfinie, notamment une charge complète, de la batterie (El 1).
- 10. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que on charge la batterie (1) au moyen d'impulsions de courant électrique et, pour chaque impulsion de courant (lbatt(N)), on exécute les étapes a) à d). 30
- 11. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la courbe de charge de référence est une courbe enveloppe d'impulsions de courant. 3035550 20
- 12. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est appliqué à l'une des batteries du groupe comportant une batterie lithium-ion, une batterie au plomb, une batterie Ni-Cd et une batterie Ni-MH. 5
- 13. Dispositif de contrôle d'une charge électrique d'une batterie (1) par une source d'énergie intermittente (2) selon un profil de charge variable dans le temps, comprenant un module (36) de détermination d'un courant limite de charge à partir d'une variable caractéristique d'un niveau de charge courant 10 de la batterie, un module (33) d'acquisition d'un courant (ipv(tN)) délivré par la source (2), un module de test (34) destiné à comparer le courant acquis (ipv(tN)) et le courant limite de charge déterminé, et un module (37) de génération, à partir du courant délivré par la source, d'un courant électrique de charge dont l'amplitude est soit égale au courant limite déterminé, si le 15 courant acquis est supérieur ou égal au courant limite, soit égale au courant (ipv(tN)) fourni par la source (2), si le courant acquis est inférieur au courant limite.
- 14. Dispositif selon la revendication 13, caractérisé en ce qu'il comprend un 20 module de paramétrage d'une courbe de charge de référence du courant de charge.
- 15. Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'il comprend un module de détermination d'une relation entre les points de la courbe de 25 charge de référence (Ich_ref) et ladite variable caractéristique du niveau de charge de la batterie.
- 16. Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le module (36) de détermination d'un courant limite de charge est agencé pour 30 déterminer le point de la courbe de charge de référence correspondant par ladite relation à la variable caractéristique du niveau de charge courant de la batterie. 3035550 21
- 17. Dispositif selon l'une des revendications 13 à 16, caractérisé en ce que le module de génération est agencé pour générer des impulsions de courant électrique de charge. 5
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|---|---|---|---|---|
| US10218209B2 (en) * | 2016-07-25 | 2019-02-26 | Motorola Mobility Llc | Selecting a charging mode for charging a battery of a portable device |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5869949A (en) * | 1996-10-02 | 1999-02-09 | Canon Kabushiki Kaisha | Charging apparatus and charging system for use with an unstable electrical power supply |
| FR2916049A1 (fr) * | 2007-05-11 | 2008-11-14 | Commissariat Energie Atomique | Procede de diagnostic d'elements defectueux dans un systeme autonome, alimente par une source d'alimentation intermittente |
| US20110221276A1 (en) * | 2010-03-11 | 2011-09-15 | The Aes Corporation | Regulation of Contribution of Secondary Energy Sources to Power Grid |
| EP2503665A1 (fr) * | 2009-12-03 | 2012-09-26 | Panasonic Corporation | Système d'alimentation électrique et procédé de commande de charge de batterie rechargeable |
| US20140111141A1 (en) * | 2012-10-22 | 2014-04-24 | Delta Electronics, Inc. | Battery charging method and device using the same |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR1462984A (fr) | 1965-05-21 | 1966-06-03 | Thomson Houston Comp Francaise | Dispositif de compensation des défauts de fond dans un système analyseur d'image |
| FR2908243B1 (fr) | 2006-11-06 | 2009-02-13 | Commissariat Energie Atomique | Procede de gestion de charge d'une batterie rechargeable |
| FR2916099B1 (fr) * | 2007-05-11 | 2009-07-31 | Commissariat Energie Atomique | Procede de charge d'une batterie d'un systeme autonome |
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-
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Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5869949A (en) * | 1996-10-02 | 1999-02-09 | Canon Kabushiki Kaisha | Charging apparatus and charging system for use with an unstable electrical power supply |
| FR2916049A1 (fr) * | 2007-05-11 | 2008-11-14 | Commissariat Energie Atomique | Procede de diagnostic d'elements defectueux dans un systeme autonome, alimente par une source d'alimentation intermittente |
| EP2503665A1 (fr) * | 2009-12-03 | 2012-09-26 | Panasonic Corporation | Système d'alimentation électrique et procédé de commande de charge de batterie rechargeable |
| US20110221276A1 (en) * | 2010-03-11 | 2011-09-15 | The Aes Corporation | Regulation of Contribution of Secondary Energy Sources to Power Grid |
| US20140111141A1 (en) * | 2012-10-22 | 2014-04-24 | Delta Electronics, Inc. | Battery charging method and device using the same |
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