FR3044424A1 - Dispositif portatif de diagnostic d'une batterie de traction de type li-ion et methode mettant en œuvre un tel dispositif - Google Patents
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Abstract
L'invention porte sur un dispositif de diagnostic portatif (1000) d'une batterie de traction de type Li-ion embarquée dans un véhicule électrique (VE) ou hybride rechargeable (PHEV) comprenant : - des moyens de mesure (101) de tension (U), courant (I), température (T) de la batterie ; - une unité de commande (100) délivrant le diagnostic ; - un boîtier électronique (102) comportant un commutateur piloté par l'unité (100) pour appliquer un profil de charge déterminé pour le diagnostic, apte à être relié directement à une borne de charge externe et au chargeur de la batterie embarquée. Un diagnostic indépendant de celui fourni par le BMS peut être réalisé durant la maintenance du véhicule, sans extraction de la batterie, pour déterminer l'état de santé de la batterie et sa durée de vie résiduelle.
Description
Domaine de l'invention
La présente invention concerne le domaine des batteries de traction embarquées dans les véhicules électriques et hybrides, et en particulier le diagnostic de telles batteries, c’est-à-dire la détermination de certaines caractéristiques techniques de la batterie au cours de la vie du véhicule.
Contexte général
Les batteries dites de traction sont des batteries qui servent à la propulsion de véhicules, comme cela est le cas des véhicules électriques (acronyme anglais : VE pour « Electric Vehicle >>) tractés exclusivement par un moteur électrique alimenté par une batterie, mais également le cas des véhicules hybrides comprenant un moteur électrique alimenté par une batterie associé à un autre système de propulsion, tel qu’un moteur thermique, pour propulser le véhicule.
Parmi les véhicules hybrides électriques (acronyme anglais : HEV pour « Hybrid Electric Vehicle >>), on distingue les véhicules hybrides rechargeables (acronyme anglais : PHEV pour « Plug-in Hybrid Electric Vehicle »), pour lesquels la batterie de traction peut être chargée par branchement à une source d’énergie externe, classiquement appelée borne de recharge, des véhicules hybrides électriques non rechargeables, c’est-à-dire qui ne sont pas équipés pour une telle recharge régulière de la batterie sur un réseau électrique extérieur.
La présente invention concerne le diagnostic d’une batterie de traction embarquée dans un véhicule électrique (VE) ou hybride rechargeable (PHEV).
Une batterie électrique est un organe complexe constitué d'accumulateurs, également appelés éléments ou cellules, connectés en série et/ou parallèle, généralement équilibrés entre eux par des composants électroniques afin de maintenir un état de charge homogène pour l'ensemble de la batterie.
Une batterie électrique rechargeable (« secondary battery » en anglais) permet de transformer réversiblement de l’énergie électrochimique en énergie électrique. Les batteries de type lithium-ion (Li-ion) constituent en particulier une technologie de choix pour l’alimentation des véhicules électriques et hybrides rechargeables.
Connaître les caractéristiques des cellules, individuelles ou assemblées en modules, et du pack batterie au cours de leur usage permet de les gérer à partir du gestionnaire de batterie, dit BMS (acronyme anglais pour « Battery Management System »), qui communique avec le calculateur de gestion et de supervision du véhicule. Connaître l’évolution de ces caractéristiques dans le temps peut permettre de réaliser une maintenance préventive ou curative de la batterie.
En effet, avec le vieillissement, les batteries présentent une dégradation de leurs performances, qui se manifeste par une diminution de leur capacité et par l'augmentation de leur résistance interne ou de leur impédance électrique. La perte de capacité se traduit par une diminution de l’autonomie tandis que l’augmentation de résistance interne ou d'impédance se traduit par une diminution de la puissance pouvant être délivrée ou absorbée par la batterie.
Au sein d’un véhicule électrique ou hybride rechargeable, les batteries vieillissent au cours de leur utilisation répétitive en conduite, selon un mode nommé "cyclage électrique", mais aussi lorsque le véhicule est au repos, il s'agit alors d'un vieillissement en mode "calendaire" (les statistiques montrent que les véhicules légers passent couramment plus de 90 % de leur vie dans un parking). Dans le cas du vieillissement calendaire, en l’absence de courant de charge-décharge, les seuls paramètres qui influent sur l’état de santé de la batterie sont la température et l’état de charge.
Pour une application donnée, la fin de vie des batteries est anticipée par le constructeur de véhicule, qui définit une limite pour laquelle la baisse de performance et le risque de défaillance accru sont considérés comme intolérables. Généralement, une perte de 20 % de la capacité nominale et/ou une augmentation de 100 % de la résistance interne fixent la fin de vie de la batterie de traction, ou son passage à une deuxième vie dans des applications moins exigeantes en puissance. L’estimation de l’état de santé d’une batterie de traction, traduit en termes de perte de puissance et d’énergie, constitue donc une des tâches les plus importantes du BMS présent dans tous les véhicules électriques et hybrides rechargeables. Toutefois, les fonctions de mesure et de calcul du BMS peuvent défaillir et fausser le diagnostic de la batterie.
Par conséquent, il existe un besoin de réaliser un diagnostic de la batterie embarquée d’un véhicule électrique ou hybride rechargeable, indépendamment du diagnostic pouvant être réalisé par le BMS et pris en compte dans le calculateur du véhicule, notamment lors de la maintenance de ces véhicules.
On connaît de nombreuses méthodes d'estimation de l'état de santé de batteries
Li-ion.
Certaines de ces méthodes reposent sur la mesure de la capacité réelle au cours d'une décharge complète de la batterie. Ce type de méthodes n'est pas applicable dans le cas d’une batterie embarquée dans un véhicule électrique ou hybride rechargeable car le BMS ne l'autorise pas pour des raisons de protection des cellules composant le pack batterie.
Une stratégie alternative d’estimation de la capacité d’une batterie à partir des mesures de tension à vide est décrite dans la demande de brevet européen EP 2.775.313. Cette stratégie repose sur la connaissance de la nature de la batterie et la compréhension des mécanismes de vieillissement qui permettent d’associer une déformation de la courbe de tension à vide à la valeur de la capacité de cellule qui lui correspond. De ce fait, si l’on dispose a priori des déformées de la courbe de tension à vide pour une batterie, il est possible de déduire la valeur de sa capacité à chaque instant de sa vie à partir de l’identification de la courbe de tension à vide.
La demande de brevet FR2966250A1 propose une méthode d'évaluation de la perte de capacité d'une batterie embarquée à partir de l'évaluation de l'augmentation de la résistance interne, de l'impédance ou de la perte de puissance. La finalité première de cette méthode est de corriger en temps réel l'estimateur de l'état de charge SOC (acronyme anglais pour « State Of Charge ») de la batterie en fonction de la capacité réelle déterminée. Le second objectif de cette méthode est de prédire la fin de vie de la batterie à partir de la connaissance de l'état de santé de la batterie SOH qui repose sur ses pertes de capacité et de puissance. Dans le document FR2966250A1, la mesure de la résistance interne de la batterie est effectuée lors de la décharge de la batterie au travers du circuit électrique de puissance du véhicule (onduleur et moteur électrique) et l'estimation de la perte de capacité de la batterie s'appuie sur des corrélations établies entre l'augmentation de la résistance interne et la perte de capacité (cartographies établies à différents couples SOC/température). Ainsi, cette méthode nécessite d'embarquer dans le véhicule un calculateur qui pilote l'onduleur du véhicule. Elle est donc spécifique au véhicule et reste inféodée au calculateur du véhicule considéré. Elle ne peut donc pas être mise en œuvre dans un outil de diagnostic externe de la batterie embarquée.
La demande de brevet FR2971855A1 décrit un dispositif embarqué permettant une estimation continue ou une estimation périodique de la capacité maximale de charge de la batterie. L'état de santé de la batterie est estimé à partir du suivi de l'historique de l'état de charge, de l'évolution de la capacité maximale estimée et également de révolution de la résistance interne estimée. Mais, cette fois encore, le dispositif décrit ne fonctionne qu'en temps réel et reste interne au véhicule et dépendant du calculateur du véhicule considéré, ce qui ne donne pas accès à un diagnostic indépendant.
La demande de brevet US2012/0116701A1 décrit une méthode et un dispositif permettant de diagnostiquer la dégradation de batteries rechargeables utilisées dans les ordinateurs portables, les téléphones mobiles, les véhicules électriques, etc. La méthode repose sur la comparaison entre la quantité d'électricité chargée lors d'une charge pour une augmentation de tension donnée, et la quantité d'électricité chargée initialement pour une même augmentation de tension. Ce brevet décrit également un dispositif permettant d'appliquer des charges et des décharges à la batterie. Contrairement aux documents FR2966250A1 et FR2971855A1, le document US2012/0116701A1 décrit un dispositif de diagnostic externe au véhicule. Cependant le document US2012/0116701A1 ne divulgue pas que le dispositif s’applique à une batterie embarquée. De plus le dispositif décrit est complexe, comprenant en particulier un chargeur et un circuit de décharge, ce qui rend l’équipement lourd, coûteux et non portatif.
Le brevet US7072871 décrit une méthode et un dispositif pour l’estimation de l'état de santé de batteries de diverses chimies, dont des batteries Li-ion, à partir d'une méthodologie de logique floue appliquée à des variations de tension mesurées lors de l'application d'un profil de courant comprenant des charges et des décharges. Cependant, le document US7072871 ne divulgue pas que le dispositif s’applique à une batterie de traction embarquée dans un véhicule. En outre, un tel dispositif comprenant un circuit de charge avec une source de courant et un circuit de décharge, serait un équipement lourd, coûteux et non portatif s’il était dimensionné pour le diagnostic de batterie de traction de véhicules électriques et hybrides rechargeables.
Objectifs et résumé de l'invention
La présente invention a pour objectif général de fournir un dispositif portatif de diagnostic, notamment de l'état de santé SOH (acronyme anglais pour «State of Health >>), de batteries de traction de véhicules électriques (VE) ou hybrides rechargeables (PHEV), de chimie Li-ion, qui permette d’établir un diagnostic de la batterie embarquée indépendamment du diagnostic pouvant être réalisé par le BMS du véhicule.
La présente invention a également pour objectif de fournir un tel dispositif permettant en outre d’estimer une durée de vie résiduelle de la batterie basée sur l’état de santé estimé de la batterie lors du diagnostic.
La présente invention vise également à fournir un tel dispositif de diagnostic adaptatif aux différents modèles et marques de véhicules électriques et hybrides rechargeables.
La présente invention vise encore à fournir un tel dispositif de diagnostic, qui soit utilisable lors d’opérations de maintenance du véhicule, sans avoir à extraire la batterie du véhicule.
Ainsi, pour atteindre au moins l'un des objectifs susvisés, parmi d’autres, et pour surmonter au moins en partie les inconvénients de l’art antérieur exposés plus haut, la présente invention propose, selon un premier aspect, un dispositif de diagnostic portatif d’une batterie de traction de type Li-ion embarquée dans un véhicule électrique ou un véhicule électrique hybride rechargeable comprenant : - des moyens de mesure de tension U, de courant I, et de température T de la batterie ; - une unité de commande délivrant le diagnostic de la batterie, comportant une interface de communication avec un utilisateur, au moins une première carte de communication entre l’unité de commande et un boîtier électronique et une deuxième carte de communication entre l’unité de commande et les moyens de mesure, une mémoire pour au moins enregistrer les mesures de tension, de courant, et de température, et un microprocesseur pour piloter la charge de la batterie lors du diagnostic et pour établir le diagnostic ; - le boîtier électronique relié à la première carte de communication de l’unité de commande, ledit boîtier comprenant des premiers moyens de connexion pour connecter directement le boîtier à une borne de charge externe en courant alternatif de la batterie, des deuxièmes moyens de connexion pour connecter le boîtier à un chargeur de la batterie embarqué dans ledit véhicule, et un commutateur de puissance contrôlé par l’unité de commande pour l’application d’un profil de charge déterminé à la batterie lors du diagnostic.
Le diagnostic comprend de préférence la détermination d’un indicateur de l’état de santé de la batterie.
Le diagnostic peut comprendre un indicateur de l’état de santé en énergie SOH-E indiquant le niveau de la capacité résiduelle de la batterie. De préférence cet indicateur de l’état de santé en énergie (SOH-E) répond à la formule (I) suivante :
(I) dans laquelle Cnom{o) est la capacité de la batterie à l’instant initial, CnomÇt) est la capacité résiduelle de la batterie à l’instant t, et % est le pourcentage d’une valeur nominale de la capacité de la batterie pour lequel on considère que l’indicateur SOH-E est nul.
Le diagnostic peut également comprendre un indicateur de l’état de santé en puissance SOH-P indiquant le niveau de vieillissement de la résistance interne de la batterie. De préférence cet indicateur de l’état de santé en puissance SOH-P répond à la formule (II) suivante : (II) dans laquelle R0init est la résistance initiale de la batterie, R0(k) est la résistance de la batterie à l’instant k, n est un entier supérieur ou égal à 2, et avec sohp = 100% quand R0(k) = R0init et sohp = 0% quand R0(k) = n.R0init avec n à déterminer tel que n.R0lnlt est une résistance de la batterie considérée en fin de vie.
De préférence, l’unité de commande fournit un diagnostic comprend en outre la durée de vie résiduelle de la batterie.
Selon un mode de réalisation, le dispositif est adapté au diagnostic d’une batterie composée de cellules regroupées par lots pour former des modules, et l’unité de commande comprend en outre au moins une carte de communication avec la prise OBD-II du véhicule, et le diagnostic de la batterie comprend au moins les informations suivantes : - l’identification du véhicule ; - l’identification de la batterie ; - le kilométrage du véhicule ; - un indicateur de l’état de santé des modules, de préférence des cellules, l’indicateur étant de préférence un indicateur de l’état de santé en énergie SOH-E indiquant le niveau de la capacité résiduelle des modules, de préférence des cellules, et/ou un indicateur de l’état de santé en puissance SOH-P indiquant le niveau de vieillissement de la résistance interne des modules, de préférence des cellules ;
- l’identification des modules défaillants, et de préférence des cellules défaillantes.
Selon un autre mode de réalisation, le dispositif est adapté au diagnostic d’une batterie composée de cellules pouvant être regroupées par lots pour former des modules, et l’unité de commande comprend en outre au moins une carte de communication avec le réseau CAN d’un système de gestion intelligent de la batterie BMS interne au véhicule, et le diagnostic de la batterie comprend au moins les informations suivantes : - l’identification du véhicule ; - l’identification de la batterie ; - le kilométrage du véhicule ; - un indicateur de l’état de santé des cellules, l’indicateur étant de préférence un indicateur de l’état de santé en énergie SOH-E indiquant le niveau de la capacité résiduelle des cellules, et/ou un indicateur de l’état de santé en puissance SOH-P indiquant le niveau de vieillissement de la résistance interne des cellules ; - l’identification des cellules défaillantes.
Avantageusement, le dispositif est adapté au diagnostic d’une batterie de traction de puissance comprise entre 4 kW et 400 kW.
De préférence, des instructions programmables et des abaques pour le diagnostic sont préenregistrées dans la mémoire de l’unité de commande ou dans un ordinateur distant connecté à l’unité de commande par une liaison Internet, et sont mises en œuvre par ledit microprocesseur de l’unité de commande ou par l’ordinateur distant.
Le dispositif peut comprendre un boîtier choisi dans la liste suivante : - un boîtier de premier type adapté à une charge de la batterie par du courant monophasé de puissance maximale 3 kW, muni d’une première prise domestique, de préférence sur câble, en tant que premiers moyens de connexion et d’une deuxième prise domestique, de préférence sur socle, en tant que deuxièmes moyens de connexion ; - un boîtier de deuxième type adapté à une charge de la batterie par du courant monophasé ou triphasé de puissance maximale 22 kW, muni d’une première prise de type 3, de préférence sur câble, en tant que premiers moyens de connexion et d’une deuxième prise de type 3, de préférence sur socle, en tant que deuxième moyens de connexion ; - un boîtier de troisième type adapté à une charge de la batterie par du courant monophasé ou triphasé de puissance maximale 43 kW, muni d’une première prise de type 2, de préférence sur socle, en tant que premiers moyens de connexion et d’une deuxième prise de type 2, de préférence sur câble, en tant que deuxième moyens de connexion.
Avantageusement, le dispositif comprend plusieurs boîtiers électroniques, chaque boîtier comportant des premiers moyens de connexion spécifiques à un type de borne de charge externe donné et des deuxièmes moyens de connexion spécifiques à un type de prise donné du chargeur embarqué de la batterie dans le véhicule.
Selon un deuxième aspect, l’invention porte sur une méthode de diagnostic d’une batterie de traction de type Li-ion embarquée dans un véhicule électrique ou un véhicule électrique hybride rechargeable mettant en œuvre le dispositif portatif selon l’une des revendications précédentes, dans laquelle : a) on branche les premiers moyens de connexion du boitier électronique à la borne de charge externe en courant alternatif et on branche les deuxièmes moyens de connexion du boitier électronique au chargeur embarqué de la batterie du véhicule ; b) on met en place les moyens de mesure de tension, de courant, et de température, de la batterie, et on relie ces moyens de mesure à la deuxième carte de communication de l’unité de commande; c) de préférence on relie une troisième carte de communication de l’unité de commande à une prise d’un réseau interne du véhicule, de type OBD-II et/ou CAN ; d) on choisit un programme de diagnostic donné via l’interface de communication avec l’utilisateur de l’unité de commande et on active la borne de charge externe une fois un signal donné par l’unité de commande pour démarrer le diagnostic.
De préférence, la méthode est mise en œuvre par un dispositif portatif comprenant au moins un boîtier choisi dans la liste donnée ci-dessus, et préalablement aux étapes a) à d), on choisit le boitier électronique adapté à la borne de charge externe et à la prise du chargeur embarqué de la batterie dans le véhicule.
De préférence, le diagnostic comprend les étapes suivantes: - l’acquisition en temps réel, et à une fréquence donnée, des données issues des mesures de tension, de courant, de température, et optionnellement l’acquisition de données issues de la prise OBD-II du véhicule et/ou du réseau CAN du système de gestion de la batterie interne au véhicule, par les cartes de communication de l’unité de commande, et l’enregistrement de ces données dans la mémoire de l’unité de commande; - le pilotage de la charge de la batterie par l’unité de commande qui commande le commutateur du boitier électronique en ouverture et en fermeture de manière à appliquer un profil de charge déterminé pour l’établissement du diagnostic, de préférence en fonction des valeurs des mesures de tension, ledit profil comprenant de préférence des interruptions et reprises de la charge déterminées jusqu’à atteindre une tension donnée ; - la détermination d’un indicateur d’état de santé de la batterie à partir des données issues des mesures, et optionnellement des données du véhicule, acquises et enregistrées par l’unité de commande, et à partir d’instructions programmables et d’abaques enregistrées dans la mémoire de l’unité de commande ou dans un ordinateur distant connecté à l’unité de commande par une liaison Internet, et mises en œuvre par le microprocesseur de l’unité de commande ou l’ordinateur distant.
Avantageusement, le diagnostic comprend les étapes suivantes: - la détermination d’un indicateur de l’état de santé en énergie SOH-E indiquant le niveau de la capacité résiduelle de la batterie, l’indicateur de l’état de santé en énergie SOH-E répondant de préférence à la formule (I) ; et/ou - la détermination un indicateur de l’état de santé en puissance SOH-P indiquant le niveau de vieillissement de la résistance interne de la batterie, l’indicateur de l’état de santé en puissance SOH-P répondant de préférence à la formule (II). D’autres objets et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description qui suit d’exemples de réalisation particuliers de l’invention, donnés à titre non limitatif, la description étant faite en référence aux figures annexées décrites ci-après.
Brève description des figures
La figure 1 est un schéma synoptique d’un dispositif de diagnostic selon un premier mode de réalisation.
La figure 2 est un schéma synoptique d’un dispositif de diagnostic selon un deuxième mode de réalisation.
La figure 3 est un schéma synoptique d’un dispositif de diagnostic selon un troisième mode de réalisation.
Les figures 4, 5 et 6 illustrent respectivement les 3 modes de recharge connus d’un VE ou PHEV en courant alternatif ainsi que la position schématique du boîtier électronique du dispositif de diagnostic selon l’invention.
Les figures 7A, 7B, et 7C sont des schémas des 3 principaux types de boîtiers électroniques, avec leurs connectiques, pouvant être utilisés dans le dispositif de diagnostic selon l’invention.
La figure 8 est un exemple de commutateur intégré dans le boîtier électronique du dispositif de diagnostic selon l’invention.
Sur les figures, les mêmes références désignent des éléments identiques ou analogues.
Description de l'invention L'objet de l'invention est de proposer un dispositif de diagnostic portatif d’une batterie de traction embarquée de type Li-ion dans un véhicule électrique (VE) ou un véhicule électrique hybride rechargeable (PHEV).
Le diagnostic repose sur le pilotage d’une charge interrompue de la batterie, à partir d’une borne de recharge en courant alternatif, la batterie étant préalablement instrumentée avec des moyens de mesure de tension, de courant et de température, et sur le traitement des données acquises sur la batterie, durant les phases de charge et de pause.
Le dispositif selon l’invention est externe au véhicule, c’est-à-dire qu’il n’est pas embarqué dans le véhicule avec la batterie à diagnostiquer. De par sa constitution, le dispositif selon l’invention est portatif, c’est-à-dire facilement transportable par une personne et utilisable dans tout lieu disposant d’une borne de recharge pour le VE ou le PHEV, par exemple un centre de maintenance de véhicules. Il peut être fourni sous forme d’une valise comprenant les différents éléments qui le compose. En outre, il peut être mis en œuvre sans avoir à extraire la batterie du véhicule, ce qui constitue un avantage considérable pour la mise en œuvre du diagnostic, lors par exemple d’opérations de maintenance du véhicule.
Le dispositif selon l’invention permet un diagnostic indépendant de celui effectué par le BMS du véhicule, pouvant ainsi pallier à une défaillance de ce dernier.
Selon l’invention, le diagnostic peut être réalisé lors de la maintenance du véhicule afin de déterminer l'état de santé de la batterie, à des fins préventives ou curatives, ou bien afin d’estimer la durée de vie résiduelle d’une batterie à des fins économiques, par exemple pour la revente du véhicule sur le marché de l'occasion.
Quelques compléments de terminologie sont donnés ci-dessous pour une meilleure compréhension de l’invention.
Par cellule, on entend dans la présente description une cellule électrochimique de stockage et de restitution d'énergie électrique. Une telle cellule est un élément électrochimique unitaire contenant deux électrodes plongeant dans un électrolyte. La cellule fonctionne spontanément dans le sens générateur lorsque ses électrodes sont mises en contact avec un circuit électrique extérieur. Les réactions redox (réduction-oxydation) étant réversibles, la cellule peut alors se recharger par création d’un courant inverse au sens de la décharge en branchant une alimentation électrique à ses bornes. On parle aussi d’accumulateur ou de générateur électrochimique rechargeable pour désigner une telle cellule (« secondary battery » en anglais).
Une batterie désigne traditionnellement une "batterie d'accumulateurs" connectés en série et/ou en parallèle, et pouvant être regroupés sous forme de modules. Le terme batterie peut en particulier désigner le système complet ou « pack », comprenant les cellules, les dispositifs d'intégration, les dispositifs de gestion, etc.
Dans la présente description, l’expression « batterie de traction » est utilisée pour désigner un générateur électrochimique d'énergie réversible sous forme d'un ensemble de cellules connectées, pouvant être regroupées par lots sous forme de modules, comme un pack, et utilisé à des fins de traction d’un véhicule électrique ou hybride rechargeable.
Traditionnellement, dans le contexte des batteries de traction, les cellules sont en effet combinées électriquement en série et/ou parallèle de manière à développer une tension et une capacité adaptées à la traction de véhicules, pour laquelle une cellule unique ne suffit pas.
Cependant, rien ne s’oppose dans la présente invention à ce que le dispositif s’applique au diagnostic d’une batterie qui ne serait formée que d’une seule cellule, dans la mesure où celle-ci est adaptée à la traction de véhicules électrique ou hybride rechargeable.
Ainsi, par l'appellation générique « batterie de traction », on désigne dans la présente description, à la fois le système complet (pack) ou une cellule ou un ensemble de cellules pouvant être sous forme de modules, avec ou sans système de gestion de batterie BMS (de l'anglais "Battery Management System").
Par borne de recharge de la batterie, ou borne de charge, on entend un dispositif de charge de la batterie de traction d’un véhicule électrique ou hybride rechargeable, qui délivre du courant par l’intermédiaire d’une prise, et qui est généralement alimenté par le courant du réseau électrique conventionnel. La borne comprend au moins un point de charge délivrant le courant, matérialisé par une prise sur socle et/ou une prise sur câble pour la connexion avec le véhicule, en particulier avec le chargeur embarqué de la batterie qui transforme le courant délivré par le point de charge en un courant accepté par la batterie. La borne peut également comprendre un dispositif de sécurité et/ou un dispositif de contrôle de la charge, pouvant par exemple être incorporé au câble ou installé de manière permanente dans la prise coté socle de la borne. Le contrôle de la charge peut par exemple permettre une gestion « intelligente >> de la charge, par exemple une modulation du courant fourni en fonction de divers critères (énergétiques, environnementaux). S’agissant du courant alternatif, différents types de courant peuvent être délivrés par le point de charge : courant monophasé ou triphasé, et puissances maximales de 3 kW, de 22 kW ou 43 kW.
Dispositif de diagnostic
En référence à la figure 1, qui illustre un premier mode de réalisation de l’invention, le dispositif de diagnostic 1000 comprend : - des moyens de mesure 101 de tension U, de courant I, et de température T de la batterie ; - une unité de commande 100 qui délivre le diagnostic de la batterie ; - un boîtier électronique 102 relié à une carte de communication 106 de l’unité de commande 100. Le boîtier électronique 102 comprend : o des premiers moyens de connexion 103 pour connecter directement le boîtier 102 à une borne de charge externe en courant alternatif 120 de la batterie ; o des deuxièmes moyens de connexion 104 pour connecter le boîtier 102 à un chargeur de la batterie embarqué 130 dans le véhicule (VE, PHEV), et ; o un commutateur de puissance (non référencée dans la figure) contrôlé par l’unité de commande 100 pour l’application d’un profil de charge déterminé à la batterie lors du diagnostic.
Le dispositif de diagnostic 100, dont les éléments sont représentés schématiquement dans la zone grisée délimitée par des pointillés réguliers sur la figure 1, est externe au véhicule (zone « VE/PHEV) et à la borne de recharge 120 (zone « infrastructure externe » délivrant du courant au véhicule par l’intermédiaire d’une prise), comme expliqué plus haut.
Les moyens de mesure 101 sont destinés être connectés à la batterie. Ils comprennent des capteurs de mesure de la tension, du courant, et de température de la batterie, ainsi que des convertisseurs de signaux analogiques de mesure du courant, de la tension et de la température en signaux numériques. Ils comprennent également des moyens de raccordement de l’ensemble capteur/convertisseurs à la carte de communication 107 de l’unité de commande 100.
De préférence, un capteur de la mesure combinée de la tension et du courant de la batterie est utilisé. Différentes types de capteurs connus peuvent convenir pour effectuer ces mesures de tension et de courant, et sont choisis de manière à être adaptés aux différents types de prise de puissance de la batterie. Au moins un capteur de température, de type thermocouple ou de tout autre technologie, permet de mesurer la température de la batterie.
Le choix du type de moyens de mesure 101 est effectué par l’homme du métier de manière à trouver le meilleur compromis de performance et coût en réponse aux besoins de l’application. L’unité de commande 100 est une unité centrale informatique. L’unité de commande 100 comprend : o une interface de communication (non référencée dans la figure) avec un utilisateur. Cette interface permet la sortie et l’affichage des données du diagnostic et également l’entrée de données par l’utilisateur tel que le choix d’un programme de diagnostic ; o au moins la carte de communication 106 entre l’unité de commande 100 et le boîtier électronique 102 et une deuxième carte de communication 107 entre l’unité de commande 100 et les moyens de mesure 101 ; o une mémoire (non référencée dans la figure) pour au moins enregistrer les mesures de tension U, de courant I, et de température T ; o un microprocesseur (non référencé dans la figure) pour piloter la charge de la batterie lors du diagnostic et pour établir le diagnostic.
La mémoire et le microprocesseur forment une unité de stockage et de calcul qui héberge et met en œuvre des fonctions logicielles (instructions programmables) de calcul en temps réel. L’unité de commande est alimentée en courant par une connexion 140 au réseau électrique domestique. Alternativement, une source de courant de type batterie peut être intégrée à l’unité de commande pour une alimentation autonome de ses composants.
Selon l'invention, l'unité de commande 100 remplit trois fonctions : • une fonction d’enregistrement de données (« datalogger » en anglais) : cette fonction est possible par l’intermédiaire d’au moins une carte de communication entre l’unité de commande et un système fournissant des données de la batterie et/ou du véhicule, typiquement la carte de communication 107 avec les moyens de mesure 101 dans le mode de réalisation illustré à la figure 1. La ou les cartes de communication de l’unité de commande sont de préférence des cartes CAN (acronyme anglais de « Controller Area Network »), mais peuvent également être des cartes de communication Bluetooth, ou infra-rouge, ou toute autre carte de communication adaptée au transfert des données numériques de la batterie et/ou du véhicule. Cette fonction consiste à enregistrer en temps réel et à une fréquence adéquate, un grand nombre de données provenant notamment des moyens de mesure 101 placés sur la batterie. • une fonction de pilotage d'une charge : cette fonction est possible via la carte de communication 106 de l’unité de commande 100, reliant l’unité de commande au boîtier électronique 102 au moyen d’un raccordement filaire, ou non filaire (par exemple de type Bluetooth, ou Wifi). Cette fonction consiste à commander la fermeture ou l'ouverture du commutateur de puissance inclus dans le boîtier électronique 102, à partir des valeurs de certaines mesures acquises pendant ledit diagnostic (typiquement des mesures de tension. Voir « mise en œuvre du diagnostic » plus loin dans la description). Cette fonction permet notamment de réaliser une charge de la batterie suivant un profil spécifique, charge interrompue puis reprise à certains instants, jusqu'à atteindre une tension voulue. Typiquement le profil de charge contient des sollicitations en début et en fin desquelles la cellule est relaxée (voir par exemple l’étape (a) dans le calcul du SOH-E de la partie « mise en œuvre du diagnostic » décrite plus bas). • une fonction de diagnostic : à partir d’instructions programmables et d'abaques implantées dans l’unité de calcul de l'unité de commande 100, ou accessibles sur un ordinateur distant 105 via une liaison Internet spécifique, et des données enregistrées avec la fonction datalogger lors de la charge interrompue de la batterie réalisée par la fonction pilotage, l’unité de commande délivre un diagnostic de la batterie.
Le diagnostic de la batterie comprend de préférence un indicateur de l’état de santé SOH de la batterie, qui peut être en particulier : - un indicateur de l’état de santé en énergie (SOH-E) indiquant le niveau de la capacité résiduelle de la batterie, et/ou - un indicateur de l’état de santé en puissance (SOH-P) indiquant le niveau de vieillissement de la résistance interne de la batterie.
Le diagnostic peut comprendre en outre la durée de vie résiduelle de la batterie. La durée de vie résiduelle de la batterie peut être entendue comme la durée restante avant que la batterie ait une capacité nominale inférieure à 80 % de sa valeur initiale, ou ait une résistance interne doublée comparativement à sa résistance initiale. Cette durée peut par exemple être estimée par une règle de trois, en faisant l'hypothèse d'un isofonctionnement.
Ces indicateurs de l’état de santé de la batterie, ainsi que l’estimation de la durée de vie résiduelle, sont détaillés plus bas dans la description, en relation avec la mise en œuvre du diagnostic.
Selon le mode de réalisation représenté à la figure 1, dans lequel seules des données mesurées de tension, courant et température sont acquises par l’unité de commande 100, le diagnostic délivré fournit un indicateur de l’état de santé de la batterie globale, c’est-à-dire une estimation de l’état de santé à l’échelle de l’ensemble des cellules qui peuvent composer la batterie, et non à l’échelle d’une cellule ou d’un module de la batterie.
Selon l’invention, la batterie de traction faisant l’objet d’un diagnostic a une puissance typiquement comprise entre 4 kW et 400 kW.
La source de courant utilisée pour la charge doit être adaptée à la puissance et à la capacité de la batterie.
Avantageusement, le dispositif selon l’invention ne comprend pas la source de de courant utilisée pour la charge de la batterie et l’établissement du diagnostic, ce qui contribue notamment au caractère portatif du dispositif de diagnostic.
Dans la présente description, la définition d’une borne de recharge couvre de manière large les prises électriques domestiques, ainsi que les infrastructures spécifiques de type borne sur pied, coffret mural ou autre infrastructure telle que décrite ci-dessus, pouvant se rencontrer sur des lieux très divers (au domicile, au travail, dans des parkings publics, en voirie, dans des stations-service, etc.).
Le dispositif de diagnostic selon l’invention est apte à être relié exclusivement à une borne de charge délivrant un courant alternatif (AC).
Selon l’invention, différentes versions du boîtier électronique 102 sont proposées, selon la nature de la borne de charge 120, en lien avec le mode de charge, et selon le type de prise équipant le chargeur embarqué 130 du véhicule. Ainsi, la présente invention fournit un dispositif portatif de diagnostic d’une batterie embarquée qui peut avantageusement s’adapter à différents modèles et marques de véhicules, selon la version du boîtier utilisé.
Les figures 4, 5 et 6 illustrent schématiquement les différents mode de recharge actuellement existants pour un VE ou PHEV, tel qu’une voiture, en courant alternatif, et montrent comment il est fait usage du dispositif selon l’invention dans le cadre de ces différents mode de charge, en particulier où est positionné le boîtier électronique (120a, 102b, 102c) dans le schéma de connexion du véhicule à la borne de charge (121, 122, 123).
Trois principaux modes de recharge en courant alternatifs existent, définis selon la nature de la borne de recharge : - Mode 1 : ce mode de recharge est illustré à la figure 4. Il est caractérisé par une prise fixe non dédiée. Le branchement du VE/PHEV se fait au réseau électrique domestique en courant alternatif AC, par le biais de socles de prise de courant normalisés 121 (intensité standard : 10 A) présents du côté alimentation, en courant monophasé ou triphasé, avec conducteurs de terre d'alimentation et de protection.
Mode 2 : ce mode de recharge est illustré à la figure 5. Il est caractérisé par une prise non dédiée avec un dispositif de protection incorporé au câble. Le branchement du VE/PHEV se fait au réseau électrique domestique en courant alternatif AC, par le biais de socles de prise de courant normalisés 122, monophasé ou triphasé, avec conducteurs de terre d'alimentation et de protection, et par le biais d’un câble reliant le VE/PHEV à la prise sur socle incorporant un dispositif de protection 170 ayant une fonction de contrôle de la charge et de protection (COM).
Mode 3 : ce mode de recharge est illustré à la figure 6. Il est caractérisé par une prise fixe sur un circuit dédié. Le branchement du VE/PHEV se fait au réseau électrique domestique en courant alternatif AC par le biais d’une fiche spécifique et d’un circuit dédié (ensemble 123), qui intègre un dispositif ayant une fonction de contrôle et de protection (COM). Ce dispositif est installé de façon permanente dans la borne de recharge.
En mode de recharge 1 et 2, un boîtier électronique de premier type 102a, tel que décrit plus bas en relation avec la figure 7A, peut être utilisé dans le dispositif selon l’invention. En mode de recharge 3, un boîtier électronique de deuxième type 102b ou de troisième type 102c, avec des prise spécifiques, tels que décrit plus bas en relation avec les figures 7B et 7C, peut être utilisé dans le dispositif selon l’invention.
Les figures 7A, 7B et 7C illustrent 3 principaux types de boîtiers électroniques pouvant être utilisés dans le dispositif de diagnostic selon l’invention.
Les différents types de boîtiers comportent des moyens de connexion 103 et 104 permettant de s'adapter aux différents types de bornes de charge en courant alternatif et aux différents types de prises des chargeurs embarqués dans les véhicules. Ces moyens de connexion sont bien connus de l'homme du métier comme décrit plus loin.
Selon un mode de réalisation, illustré à la figure 7A, le dispositif comprend un boîtier de premier type 102a adapté à une charge de la batterie par du courant monophasé de puissance maximale 3 kW, muni d’une prise domestique de préférence sur câble 103a en tant que premiers moyens de connexion (côté borne de charge) et d’une prise domestique de préférence sur socle 104a en tant que deuxièmes moyens de connexion (côté véhicule). Ce premier type de boîtier 102a est adapté à des charges lentes en mode de recharge 1 ou 2, tel que décrit plus haut.
Selon un autre mode de réalisation, illustré à la figure 7B, le dispositif comprend un boîtier de deuxième type 102b adapté à une charge de la batterie par du courant monophasé ou triphasé de puissance maximale 22 kW, muni d’une prise de préférence sur câble de type 3 103b en tant que premiers moyens de connexion et d’une prise de préférence sur socle de type 3 104b en tant que deuxièmes moyens de connexion.
Selon encore un autre mode de réalisation, illustré à la figure 7C, le dispositif comprend un boîtier de troisième type 102c adapté à une charge de la batterie par du courant monophasé ou triphasé de puissance maximale 43 kW, muni d’une prise domestique sur câble de type 2 103c en tant que premiers moyens de connexion et d’une prise sur socle de type 2 104c en tant que deuxièmes moyens de connexion. De préférence, pour ce troisième type de boîtier 102c, et bien qu’illustré différemment, la prise est de préférence sur câble sur le boîtier côté véhicule et de préférence sur socle sur le boîtier côté borne de recharge. Cette configuration est notamment bien adaptée aux bornes de recharge comportant une prise sur câble (câble fixé à la borne), typiquement les bornes avec prises de type 2.
Les boîtiers de deuxième type et de troisième type (102b, 102c) sont adaptés au diagnostic de la batterie embarquée lors d’une recharge en mode 3, normale, accélérée, ou rapide, selon la puissance de la borne de charge et du chargeur embarqué de la batterie dans le véhicule.
La durée nécessaire au rechargement optimal de la batterie du véhicule est directement liée à la puissance électrique injectée dans le véhicule. Ainsi, par charge lente, on entend généralement une charge qui s’effectue en 10h ou plus, par exemple en 12h pour un courant de charge monophasé 230 V de 8 A et d’une puissance max de 2 kW. Par charge normale on entend généralement un temps de charge compris entre 5h et 10h, typiquement 8h (classiquement à un courant de charge monophasé 230 V de 16 A et une puissance max de 3,7 kW). Par charge accélérée on entend généralement une durée de charge comprise entre 1h et 5h, typiquement de 4h pour un courant de charge monophasé 230 V de 32A et d’une puissance max de 7kW, et de 2h ou 1h respectivement pour un courant de charge triphasé 400V respectivement de 16 A /11 kW de puissance max et 32 A / 22 kW de puissance max. Enfin par charge rapide on entend généralement une durée de charge inférieure à 1 h, typiquement de 20 à 30 minutes pour un courant de charge triphasé 400V de 63A et d’une puissance max de 43kW.
Le type de la prise, en particulier les prises de type 2 et de type 3, sont entendues dans la présente description comme répondant aux normes internationales IEC 61851-1 et 62196 concernant l’alimentation des véhicules électriques et les connecteurs électriques associés.
Par prise domestique, on entend dans la présente description une prise reliant le réseau électrique domestique, distribué et utilisé dans les logements de particuliers ainsi que dans les lieux où les besoins sont similaires : bureaux, boutiques etc., à un appareil électrique.
Par prise sur socle, on entend dans la présente description un connecteur fixe, apte à recevoir un connecteur mobile aussi appelé fiche qui est généralement relié à un câble. Aussi, le connecteur mobile relié à un câble est désigné sous l’expression prise sur câble dans la présente description.
Dans le dispositif selon l’invention, une prise sur socle est fixée sur le boîtier côté véhicule pour être connectée au chargeur embarqué de la batterie via une rallonge disposant d’une prise mâle (fiche) et d’une prise femelle, généralement fournie avec le véhicule ou la borne de charge externe. Une prise sur câble est prévue sur le boîtier électronique côté borne de recharge pour s’enticher dans une prise sur socle de la borne de charge externe. Alternativement, le boîtier électronique peut comporter une prise sur câble côté véhicule et une prise sur socle côté borne de recharge, si la borne de charge prévoit une prise sur câble fixée sur la borne de recharge, comme ce peut être le cas au-delà de certaines puissances (voir boîtier de troisième type avec prise de type 2).
Dans le boîtier électronique 102, le commutateur de puissance est contrôlé par l’unité de commande 100, par l’intermédiaire d’une carte de communication dédiée 106, de manière à appliquer un profil de charge déterminé à la batterie lors du diagnostic. L’ouverture et la fermeture du commutateur sont commandées par l’unité de commande 100, permettant ainsi des interruptions de la charge afin d’obtenir un profil de charge déterminé adapté au diagnostic.
Un exemple d’un commutateur de puissance 82 est illustré à la figure 8. Ce type de commutateur est connu. Le boîtier électronique 102 comprend une partie puissance représentée à la figure 8 comportant les éléments 80 à 85. Elle comprend : un circuit de commande 84 (ex : relais statique), une entrée 80 et une sortie 81. La commande au circuit 84 (ex de composé : CMX60D10) provient de la carte de communication 106. Cette commande est de bas niveau, et passe par un circuit de commande de moyenne puissance 83 (exemple de composé : Traco Powder TSPC 120-124) puis en cascade vers le commutateur de puissance 82 (exemple de composé ; TE Kilovac EV200). Cela permet d’appliquer un profil de charge déterminé à la batterie lors du diagnostic. Le principe de fonctionnement est le suivant : en fonction des profils de charge, le système 100 émet la commande à partir de la carte de communication 106 qui est relié au circuit de commande 84. Cela permet d’établir la charge de la batterie dans un profil donné entre la borne de recharge branchée sur l’entrée 80 et la batterie du véhicule connectée via la sortie 81. Le fusible 85 permet de calibrer le courant maximum autorisé, remplissant une fonction de protection générale.
Un deuxième mode de réalisation du dispositif selon l’invention est illustré à la figure 2. Le dispositif de diagnostic 2000 comporte tous les éléments du dispositif selon le premier mode de réalisation, décrit en relation avec la figure 1. Dans le dispositif 2000, l’unité de commande 200 comporte en outre une troisième carte de communication 108 avec la prise OBD-II 150 du véhicule (VE, PHEV). La prise OBD-II permet d’avoir accès à des informations sur le véhicule, ainsi que sur la batterie embarquée, en particulier des informations sur la batterie à l’échelle du module, et parfois à l’échelle de la cellule.
Il est sous-entendu que ce mode de réalisation s’applique au diagnostic d’une batterie composée de cellules regroupées par lots pour former des modules, ce qui est classiquement le cas des batteries de traction.
Le diagnostic embarqué, appelée OBD (acronyme anglais pour « On-Board Diagnostics >>) fait référence à un ensemble de capacités de diagnostic matériel qui est embarqué dans les véhicules, mis en place dans de nombreux véhicules à moteur thermique depuis les années 2000. Ce type de diagnostic embarqué est également réalisé dans les VE et PHEV. Cependant pour les VE et PHEV, les informations ne sont pas standardisées comme c’est le cas aujourd’hui dans les véhicules à moteur thermique. La prise OBD-II est une interface standard permettant la lecture de données générées par le système informatique embarqué, appelées DTC (acronyme anglais pour « Diagnostic Trouble Codes >>) standardisés, ainsi que les informations temps réel en provenance des capteurs connectés aux calculateurs de bord du véhicule.
La prise OBD-II d’un VE/PHEV peut ainsi permettre l’accès à des données sur la batterie embarquée, et des mesures de tension, courant et température de la batterie à l’échelle du module, voire de la cellule.
Avantageusement, le dispositif 2000 permet, à partir d’instructions programmables et d'abaques implantées dans l’unité de calcul de l'unité de commande 200, ou accessibles sur un ordinateur distant via une liaison Internet spécifique, et des données obtenues par l’intermédiaire de la carte de communication 108 avec la prise OBD-II 150 lors de la charge interrompue de la batterie réalisée par la fonction pilotage, de fournir un diagnostic de la batterie comprenant au moins les informations suivantes : - l’identification du véhicule ; - l’identification de la batterie ; - le kilométrage du véhicule ; - un indicateur de l’état de santé des modules, de préférence des cellules ; - l’identification des modules défaillants, et de préférence des cellules défaillantes.
Selon que les données accessibles via la prise OBD-II concernent les modules ou les cellules, le diagnostic fournit comprend un indicateur de l’état de santé à l’échelle du module ou de la cellule. Il en va de même pour l’identification d’une défaillance, à l’échelle du module ou de la cellule.
De préférence l’indicateur de l’état de santé est un indicateur de l’état de santé en énergie (SOH-E) indiquant le niveau de la capacité résiduelle des modules, de préférence des cellules, et/ou un indicateur de l’état de santé en puissance (SOH-P) indiquant le niveau de vieillissement de la résistance interne des modules, de préférence des cellules.
Le diagnostic peut également comprendre une estimation de la durée de vie résiduelle de la batterie, à l’échelle du module, ou de la cellule le cas échéant.
Un troisième mode de réalisation du dispositif selon l’invention est illustré à la figure 3. Le dispositif de diagnostic 3000 comporte tous les éléments du dispositif selon le deuxième mode de réalisation, décrit en relation avec la figure 2. Dans le dispositif 3000, l’unité de commande 300 comporte en outre une quatrième carte de communication 109 avec le réseau CAN 160 du BMS interne au véhicule VE/PHEV.
Le réseau CAN 160 permet d’avoir accès à des informations sur la batterie embarquée, en particulier des informations sur la batterie à l’échelle de la cellule, qui vont servir au diagnostic réalisé selon l’invention. Ces informations sont typiquement des données sur l’identité de la batterie (nombre, type de cellules), et des données issues de mesures de tension, courant et température de la batterie à l’échelle de la cellule.
Il est sous-entendu que ce mode de réalisation s’applique au diagnostic d’une batterie composée de cellules, potentiellement regroupées par lots pour former des modules, ce qui est classiquement le cas des batteries de traction.
Avantageusement, le dispositif 3000 permet, à partir d’instructions programmables et d'abaques implantées dans l’unité de calcul de l'unité de commande 300, ou accessibles sur un ordinateur distant via une liaison Internet spécifique, et des données obtenues par l’intermédiaire de la carte de communication 109 connectée au réseau CAN 160 du BMS du véhicule lors de la charge interrompue de la batterie réalisée par la fonction pilotage, de fournir un diagnostic de la batterie comprenant au moins les informations supplémentaires suivantes par rapport au deuxième mode de réalisation : - un indicateur de l’état de santé des cellules ; - l’identification des cellules défaillantes.
De préférence l’indicateur de l’état de santé est un indicateur de l’état de santé en énergie (SOH-E) indiquant le niveau de la capacité résiduelle des cellules, et/ou un indicateur de l’état de santé en puissance (SOH-P) indiquant le niveau de vieillissement de la résistance interne des cellules.
Le diagnostic peut également comprendre une estimation de la durée de vie résiduelle de la batterie, à l’échelle de la cellule.
Selon ce troisième mode de réalisation, la carte de communication 108 avec la prise OBD-II est facultative.
Le dispositif selon l'invention peut être « multi-véhicules », et comporter une seule et même unité de commande qui pilote "n" boîtiers électroniques 102, raccordés entre "n" bornes de charge 120 et "n" véhicules VE/PHEV, et qui enregistre et traite les données et mesures provenant de ces "n" véhicules. Ce fonctionnement multi-véhicules permet avantageusement de réduire les coûts des diagnostics réalisés sur les "n" véhicules.
Le dispositif selon l’invention peut ainsi comprendre plusieurs boîtiers de même type et/ou de différents types différents, tels que décrits en relation avec les figures 7A, 7B, 7C. Dans le cas où le dispositif comporte plusieurs boîtiers dont certains sont de différents types, il est alors fournit avantageusement un seul et même dispositif adapté à une variété de modèles et de marques de véhicules.
Mise en œuvre du diagnostic - Détermination d’un indicateur d’état de santé SOH de la batterie :
Selon l’invention, le diagnostic permet notamment la détermination d’un indicateur d’état de santé de la batterie SOH.
Selon un mode de réalisation, le diagnostic comprend la détermination d’un indicateur de l’état de santé en énergie SOH-E indiquant le niveau de la capacité résiduelle de la batterie. L’utilisation de ce type d’indicateur indiquant le niveau de capacité résiduelle d’une source de tension est connue. Cet indicateur peut s’exprimer selon la formule (I) suivante : (I) dans laquelle :
Cnom{o) est la capacité de la batterie à l’instant initial,
Cnom(t) est la capacité résiduelle de la batterie à l’instant t, x est le pourcentage d’une valeur nominale de la capacité de la batterie pour lequel on considère que l’indicateur SOH-E est nul.
Il est communément admis qu’un SOH-E nul correspond à une capacité qui a chuté à 80 % de sa valeur nominale (valeur du fabricant). Un exemple d’application est donc le suivant :
Cnom(t) représente la capacité estimée à l’instant t, à l’aide de la méthode décrite dans la demande de brevet européen EP 2.775.313. Il s’agit de la capacité résiduelle de la batterie.
La méthode de détermination de SOH-E décrite dans le document EP 2.775.313 repose sur la connaissance de la nature de la batterie et la compréhension des mécanismes de vieillissement qui permettent d’associer une déformation de la courbe de tension à vide à la valeur de la capacité de cellule qui lui correspond. De ce fait, si l’on dispose à priori des déformées de la courbe de tension à vide pour une batterie donnée, il est possible de déduire la valeur de sa capacité à chaque instant de la vie à partir de l’identification de la courbe de tension à vide.
Plus précisément la détermination de la capacité résiduelle d'une cellule se fait selon cette méthode au moyen d'un modèle paramétré représentant le vieillissement de la cellule. Le paramétrage du modèle est réalisé à partir de séries de mesures réalisées sur la batterie. L'utilisation du modèle paramétré au moyen de mesures permet de rendre compte précisément de l'état initial de la batterie. En effet, on passe par un paramétrage de la courbe de tension à vide par des facteurs représentatifs de modes de vieillissement, ce paramétrage ne nécessitant pas la connaissance de l'état de charge de la batterie. Cette méthode permet d'exploiter un nombre important de mesures pour déterminer la capacité résiduelle, ce qui permet de limiter les effets indésirables liés aux erreurs de mesure. Enfin, cette méthode permet d'utiliser des triplets de mesures pour lesquels la température n'a pas la même valeur pour les deux mesures de tension, ce qui permet a priori une mise à jour fréquente de la capacité résiduelle.
Selon cette méthode, on détermine la capacité résiduelle de la batterie, notée Cres dans la demande de brevet EP 2.775.313, qui est utilisée dans la formule (I) sous l’abréviation Cnom{t) pour déterminer l'état de santé en énergie SOH-E de la batterie.
La connaissance de la capacité résiduelle permet également de déterminer la valeur de la charge réelle de la batterie, c'est-à-dire calculée en fonction de la capacité
réelle de la batterie et non pas en fonction de la capacité nominale. En fonction de l'état de santé de la batterie, on peut également prévoir le remplacement de la batterie si on considère que celle-ci est en fin de vie (par exemple après une perte de charge de plus de 30%).
Les principaux éléments de la méthode décrite dans la demande de brevet EP 2.775.313 sont rappelés ci-dessous. L’homme du métier pourra aisément se référer à ce document pour plus de détails concernant cette méthode et pour sa mise en œuvre dans la présente invention.
On appelle tension à vide de la batterie un ensemble de courbes, dépendant de la température, qui relient la charge prélevée depuis la pleine charge, à la tension aux bornes de la cellule lorsque celle-ci est totalement relaxée, c'est à dire lorsqu'elle n'a pas été sollicitée (courant nul) depuis suffisamment longtemps pour que les surpotentiels aient retrouvé leur valeur d'équilibre nulle. Selon cette définition, la pleine charge correspond à une tension à vide maximale Vmax définie par le concepteur de la cellule. La batterie est considérée comme relaxée lorsque le temps écoulé depuis la fin de la sollicitation est supérieur ou égal à une durée prédéterminée, ou bien lorsque, après la fin de la sollicitation, la variation de la tension sur une période donnée devient inférieure à un seuil prédéterminé.
On entend par capacité résiduelle de la cellule, notée Cres, la valeur de la charge, prélevée depuis la pleine charge, pour laquelle la tension à vide est égale à une tension minimale Vmin définie par le concepteur de la cellule. Par définition, on considère que la cellule est "vide" lorsque cette tension minimale est atteinte.
Selon cette méthode, la capacité résiduelle Cres d’au moins une cellule est déterminée de la manière suivante : (a) on réalise au moins une série de mesures comprenant des mesures d'une tension V0 et d'une température T0 en début d'une sollicitation de la cellule initialement relaxée, d'une tension Vl et d'une température en fin de la sollicitation de la cellule et après sa relaxation, et d'un courant I pendant la sollicitation de la cellule ; (b) on détermine au moins un paramètre η représentant un effet du vieillissement de la cellule au moyen de la série de mesures et d'un modèle de tension à vide de la cellule, le modèle reliant la tension V de la cellule à la charge C de la cellule, à la température T, au moyen du paramètre η ; (c) on calcule la capacité résiduelle Cres au moyen du modèle et du paramètre η .
Par exemple, on détermine ladite capacité résiduelle Cres en réalisant les étapes suivantes : i) on détermine une capacité initiale Ci de la cellule pour une température de référence Tref, au moyen du modèle, d'une tension maximale de la cellule et du paramètre η ; ii) on détermine une capacité finale Cf de ladite cellule pour la température de référence Tref , au moyen du modèle, d'une tension minimale de la cellule électrochimique et dudit paramètre η ; iii) on calcule ladite capacité résiduelle Cres par différence entre la capacité finale Cf et la capacité initiale C,.
Le modèle de tension à vide est établi préalablement à la mise en oeuvre des étapes (a) à (c) pour déterminer la capacité résiduelle Cres. Ce modèle de tension à vide est formé d'un ensemble de courbes de tension à vide connues, pour un type de batterie donné. L’utilisation d’un modèle de tension à vide est basée sur le principe qu’au fur et à mesure de son utilisation, plusieurs caractéristiques physiques des constituants (électrodes et électrolytes) de la cellule ou des cellules constituant la batterie varient. On parle de vieillissement de la cellule. Celui-ci a diverses origines, mais entraîne notamment une modification de la tension à vide de la cellule. Lorsque le vieillissement est pris en compte, la tension à vide de la cellule est considérée alors comme dépendant, outre de la température, de n paramètres, notés ηί (formant un n-uplet η = ) représentant l'effet du vieillissement. Le choix de n dépend des connaissances disponibles pour modéliser le vieillissement. Différents modèles sont possibles. Des exemples de modèle sont donnés dans le document de E. Prada, D. Di Domenico, Y. Creff, J. Bernard, V. Sauvant-Moynot, F. Huet. A simplified electrochemical and thermal aging model of LiFeP04-graphite Li-ion batteries: Power and Capacity Fade Simulations. Journal of The Electrochemical Society 160 (4) A616-A628, 2013. A titre d'exemple, il est possible de représenter avec un unique paramètre le phénomène de vieillissement de l'électrode négative graphite d'une cellule Li-ion par accroissement de la couche de surface (SEI), constituée par la précipitation sur cette électrode du produit de la réaction de réduction entre un solvant contenu dans l'électrolyte et le lithium cyclable.
Le modèle de tension à vide représente l'évolution de la tension d’un type de batterie donné en prenant en compte le vieillissement de celle-ci. Pour cela, le modèle relie la tension V de la batterie, à la température T, à la capacité (charge) C (liée à l'intégrale du courant Σ ) de la batterie, au moyen d'au moins un paramètre η représentant un effet du vieillissement de la batterie.
Dans le reste de la description, le terme d’abaques est employé pour faire référence au modèle de tension à vide pour des batteries données, et l’expression instructions programmables est employée pour désigner le/les algorithmes implémentant la méthode décrite, implantés dans une mémoire et mis en œuvre par un microprocesseur.
En référence à la formule (I) donnée plus haut, exprimant l’indicateur de santé en énergie de la batterie SOH-E déterminé lors du diagnostic selon l’invention, la capacité de la batterie Cnom(t) correspond à la capacité résiduelle Cres décrite dans la demande de brevet EP 2.775.313, et la capacité de la cellule à l’instant initial Cnom(0)de la formule (I) est la capacité initiale C, dans la demande de brevet EP 2.775.313.
Selon un mode de réalisation, le diagnostic comprend la détermination d’un indicateur de l’état de santé en puissance (SOH-P) indiquant le niveau de vieillissement de la résistance interne de la batterie.
Le diagnostic réalisé peut comprendre la détermination des deux indicateurs de l’état de santé, en puissance et en énergie, de la batterie. Dans ce cas, des instructions programmables et des abaques propres à la détermination de chaque type d’indicateurs sont enregistrés et mis en œuvre par le dispositif selon l’invention.
De préférence l’indicateur de l’état de santé en puissance (SOH-P) répond à la formule (II) suivante : SOH P(k) = 100 nR°init-fio(fe) (μ) nR0init~R0init dans laquelle : R°imt est la résistance initiale de la batterie, R0(k) est la résistance de la batterie à l’instant k, n est un entier supérieur ou égal à 2, et avec : sohp = 100% quand R0(k) = R0init et sohp = o% quand R0(k) = n.R0lnltavec n à déterminer tel que n.R0inlt est une résistance de la batterie considérée en fin de vie, appelée EOL (acronyme anglais pour « end of life »).
Par exemple, R0lnlt est déterminé à partir d'abaques indiquant les valeurs de résistance interne des cellules à différentes températures
Par exemple, R0(k) est déterminé en utilisant la méthode des moindres carrés récursifs, proche de celle présentée dans l'article de Jürgen Remmlinger (Journal of Power Sources Volume 196, Issue 12, 15 June 2011, Pages 5357-5363). - Détermination de la durée de vie résiduelle de la batterie
La connaissance de l’état de santé SOH de la batterie, que ce soit par l’indicateur de l’état de santé en énergie SOH-E ou en puissance SOH-P, permet également d’estimer la durée de vie résiduelle de la batterie. Ainsi, selon l’invention, le diagnostic peut comprendre la détermination de la durée de vie résiduelle de la batterie.
Par exemple, on utilise une règle de trois pour déterminer cette durée de vie résiduelle (DVR) exprimée en kilomètres. Si le diagnostic effectué après X kilomètres indique un SOH-E de Y % et un SOH-P de Z %, alors la DVR en kilomètres est égale à la valeur minimale entre X*(100/Y-1 ) et X*(100/Z-1 ). - Détermination des modules/cellules défaillants de la batterie
Selon l’invention, le diagnostic peut également permettre la détection des modules défaillants de la batterie, voire des cellules défaillantes de la batterie, selon le type de données auquel il est accédé par l’unité de commande (moyens de mesure 101, prise OBD-II 150, réseau CAN 160 du BMS). Un module/cellule est par exemple considéré comme défaillant lorsque par exemple sa tension s'écarte de trop de la tension des autres modules, ou cellules. Pour quantifier un écart trop important, on peut utiliser l'écart-type des tensions des modules, ou cellules, en faisant l'hypothèse qu'une tension qui s'écarterait de 3 fois cet écart-type serait le signe d'une défaillance.
Ainsi, l’unité de commande 1 peut indiquer, via son interface de communication avec l’utilisateur, quel module/cellule est défaillant dans la batterie, par exemple par affichage d’un identifiant du module/cellule. - Opérations pour le diagnostic
Le diagnostic réalisé selon la mention s’effectue sur une batterie dans un état déchargé. Ainsi il est préférable que la batterie soit dans son état le plus déchargé possible pour démarrer le diagnostic.
Selon l’invention, on effectue les étapes suivantes pour réaliser un diagnostic avec le dispositif de diagnostic portatif (1000, 2000, 3000) : a) on branche les moyens de connexion 103 du boîtier électronique 102 à la borne de charge externe en courant alternatif 120 et on branche les moyens de connexion 104 du boîtier électronique 102 au chargeur embarqué 130 de la batterie du véhicule (VE,PHEV) ; b) on met en place les moyens de mesure 101 de tension, de courant, et de température, de la batterie, et on relie ces moyens de mesure 101 à la carte de communication 106 de l’unité de commande (100, 200, 300); c) si l’unité de commande comprend une carte de communication supplémentaire (108, 109), on relie ladite carte de communication à une prise d’un réseau interne du véhicule, de type OBD-I1150 et/ou CAN 160 ; d) on choisit un programme de diagnostic donné via l’interface de communication avec l’utilisateur de l’unité de commande (100, 200, 300) et on active la borne de charge externe 120 une fois un signal donné par l’unité de commande (100, 200, 300) pour démarrer le diagnostic.
Préalablement aux étapes a) à d), on peut choisir le boîtier électronique adapté à la borne de charge externe et à la prise du chargeur embarqué de la batterie dans le véhicule (VE,PHEV), dans le cas où le dispositif comprend différents types de boîtier.
En particulier, les étapes suivantes sont réalisées pour procéder au diagnostic : - on acquière en temps réel, et à une fréquence donnée, les données issues des mesures de tension, de courant, de température, et optionnellement on acquière les données issues de la prise OBD-II 150 du véhicule et/ou du réseau CAN 160 du BMS du véhicule, au moyen des cartes de communication (107,108,109) de l’unité de commande (100,200,300), et on enregistre ces données dans la mémoire de l’unité de commande ; - on pilote la charge de la batterie au moyen de l’unité de commande (100,200,300) qui commande le commutateur du boîtier électronique 102 en ouverture et en fermeture de manière à appliquer un profil de charge déterminé pour l’établissement du diagnostic, comprenant de préférence des interruptions et reprises de la charge jusqu’à atteindre une tension donnée. Le profil est par exemple déterminé à partir de valeurs mesurées de tension de la batterie. Il peut d’agir des valeurs de tension de la batterie mesurées via les moyens de mesure 101 et la carte de communication 107, ou des valeurs de tension des modules obtenues via la prise OBD-II 150 et de la carte de communication 108, ou bien encore à partir des valeurs de tension des cellules obtenues via la prise CAN 160 et la carte de communication 109. Par exemple la mesure de la tension de la batterie peut être utilisée pour déterminer quand interrompre la charge et quand la reprendre, par exemple une fois la tension de la batterie stabilisée ; - on détermine un indicateur d’état de santé de la batterie à partir des données issues des mesures, et optionnellement des données du véhicule, acquises et enregistrées par l’unité de commande (100, 200, 300), et à partir d’instructions programmables et d’abaques enregistrées dans la mémoire de l’unité de commande (100, 200, 300) ou dans un ordinateur distant 105 connecté à l’unité de commande (100, 200, 300) par une liaison Internet, et mises en œuvre par le microprocesseur de l’unité de commande (100, 200, 300) ou l’ordinateur distant 105.
Les opérations suivantes décrivent de manière très pratique un exemple non limitatif d’application (maintenance du véhicule dans un atelier) et de mise en œuvre du dispositif selon l’invention, à la manière d’un mode d’emploi : - Amener à l'atelier d'entretien le véhicule avec sa batterie la plus déchargée possible ; - Sélectionner la version de boîtier électronique adaptée à la borne de charge et à la prise du chargeur embarqué du véhicule : - Raccorder les moyens de connexion 103 du boîtier électronique 102 à la borne de charge 120 de l'atelier d'entretien, et les moyens de connexion 104 du boîtier 102 à la prise du chargeur embarqué du véhicule ; - Raccorder le boîtier électronique 102 à la carte de communication 106 de l’unité de commande (10, 200, 300) au moyen d’un câble ; - Sous le capot du véhicule, débrancher le câble de puissance arrivant sur la prise de puissance du pack batterie ; raccorder sur la prise de puissance du pack batterie le câble de sortie du boîtier du capteur de mesure combinée de tension et de courant U/l des moyens de mesure 101; et rebrancher le câble de puissance du pack batterie à l'entrée du boîtier du capteur de mesure combinée U/l ; - Positionner le(s) capteur(s) de température T des moyens de mesure 101 sur le pack batterie, de manière accessible en surface au centre d’une face, ou de manière préférée sur une connectique en contact direct avec des cellules ou modules au centre du pack ; - Raccorder les sorties CAN des convertisseurs des capteurs U/l et T, à la carte de communication 107 de l’unité de commande (100, 200, 300) ; - En première option, raccorder l'entrée OBD-II 108 de l'unité de commande 200 à la prise OBD-II 150 du véhicule ; - En deuxième option, raccorder l'entrée CAN 109 de l'unité de commande 300 à la prise du réseau CAN 160 du BMS du véhicule ; - Mettre le véhicule en mode charge puis lancer le programme de diagnostic adéquat au niveau de l'unité de commande (100, 200, 300) ; - Lorsque l'unité de commande (100, 200, 300) l'indique, activer la borne de charge 120 puis laisser le programme de diagnostic se dérouler ; - Une fois le diagnostic fini, arrêter la borne de charge 120 et débrancher le véhicule dans l'ordre inverse de celui indiqué précédemment.
Claims (15)
- REVENDICATIONS1. Dispositif de diagnostic portatif (1000, 2000, 3000) d’une batterie de traction de type Li-ion embarquée dans un véhicule électrique (VE) ou un véhicule électrique hybride rechargeable (PHEV) comprenant : - des moyens de mesure (101 ) de tension U, de courant I, et de température T de la batterie ; - une unité de commande (100, 200, 300) délivrant le diagnostic de la batterie, comportant : o une interface de communication avec un utilisateur ; o au moins : une première carte de communication (106) entre l’unité de commande (100, 200, 300) et un boîtier électronique (102) et une deuxième carte de communication (107) entre l’unité de commande et les moyens de mesure (101) ; o une mémoire pour au moins enregistrer les mesures de tension, de courant, et de température ; o un microprocesseur pour piloter la charge de la batterie lors du diagnostic et pour établir le diagnostic ; - le boîtier électronique (102) relié à la première carte de communication (106) de l’unité de commande (100, 200, 300), ledit boîtier (102) comprenant : o des premiers moyens de connexion (103) pour connecter directement ledit boîtier (102) à une borne de charge externe en courant alternatif (120) de la batterie ; o des deuxièmes moyens de connexion (104) pour connecter ledit boîtier (102) à un chargeur de la batterie embarqué (130) dans ledit véhicule (VE, PHEV), et ; o un commutateur de puissance contrôlé par l’unité de commande (100, 200, 300) pour l’application d’un profil de charge déterminé à la batterie lors du diagnostic.
- 2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel le diagnostic comprend la détermination d’un indicateur de l’état de santé de la batterie (SOH).
- 3. Dispositif selon la revendication 2, dans lequel le diagnostic comprend un indicateur de l’état de santé en énergie (SOH-E) indiquant le niveau de la capacité résiduelle de la batterie, de préférence ledit indicateur de l’état de santé en énergie (SOH-E) répondant à la formule (I) suivante : (I) dans laquelle : Cnom(o) est la capacité de la batterie à l’instant initial, CnomÇt) est la capacité résiduelle de la batterie à l’instant t, x est le pourcentage d’une valeur nominale de la capacité de la batterie pour lequel on considère que l’indicateur SOH-E est nul.
- 4. Dispositif selon l’une des revendications 2 et 3, dans lequel le diagnostic comprend un indicateur de l’état de santé en puissance (SOH-P) indiquant le niveau de vieillissement de la résistance interne de la batterie, de préférence ledit indicateur de l’état de santé en puissance (SOH-P) répondant à la formule (II) suivante : (II) dans laquelle : R0init est la résistance initiale de la batterie, R0(k) est la résistance de la batterie à l’instant k, n est un entier supérieur ou égal à 2, et avec : sohp = ioo% quand R0(k) = R0lnlt et sohp = o% quand R0(k) = n.R0initavec n à déterminer tel que n.R0lnlt est une résistance de la batterie considérée en fin de vie.
- 5. Dispositif selon l’une des revendications 2 à 4, dans lequel l’unité de commande fournit un diagnostic comprenant en outre la durée de vie résiduelle de la batterie.
- 6. Dispositif selon l’une des revendications précédentes, pour le diagnostic d’une batterie composée de cellules regroupées par lots pour former des modules, dans lequel l’unité de commande (200) comprend en outre au moins une carte de communication (108) avec la prise OBD-II (150) du véhicule (VE,PHEV), et dans lequel le diagnostic de la batterie comprend au moins les informations suivantes :- l’identification du véhicule ; - l’identification de la batterie ; - le kilométrage du véhicule ; - un indicateur de l’état de santé des modules, de préférence des cellules, ledit indicateur étant de préférence un indicateur de l’état de santé en énergie (SOH-E) indiquant le niveau de la capacité résiduelle des modules, de préférence des cellules, et/ou un indicateur de l’état de santé en puissance (SOH-P) indiquant le niveau de vieillissement de la résistance interne des modules, de préférence des cellules ; - l’identification des modules défaillants, et de préférence des cellules défaillantes.
- 7. Dispositif selon l’une des revendications précédentes, pour le diagnostic d’une batterie composée de cellules pouvant être regroupées par lots pour former des modules, dans lequel l’unité de commande (300) comprend en outre au moins une carte de communication (109) avec le réseau CAN (160) d’un système de gestion intelligent de la batterie (BMS) interne au véhicule (VE/PHEV), et dans lequel le diagnostic de la batterie comprend au moins les informations suivantes : - l’identification du véhicule ; - l’identification de la batterie ; - le kilométrage du véhicule ; - un indicateur de l’état de santé des cellules, ledit indicateur étant de préférence un indicateur de l’état de santé en énergie (SOH-E) indiquant le niveau de la capacité résiduelle des cellules, et/ou un indicateur de l’état de santé en puissance (SOH-P) indiquant le niveau de vieillissement de la résistance interne des cellules ; - l’identification des cellules défaillantes.
- 8. Dispositif selon l’une des revendications précédentes, pour le diagnostic d’une batterie de traction de puissance comprise entre 4 kW et 400 kW.
- 9. Dispositif selon l’une des revendications précédentes, dans lequel des instructions programmables et des abaques pour le diagnostic sont préenregistrées dans la mémoire de l’unité de commande (100, 200, 300) ou dans un ordinateur distant (105) connecté à l’unité de commande (100, 200, 300) par une liaison Internet, et sont mises en œuvre par ledit microprocesseur de l’unité de commande (100, 200, 300) ou par l’ordinateur distant (105).
- 10. Dispositif selon l’une des revendications précédentes, comprenant au moins un boîtier choisi dans la liste suivante : - un boîtier de premier type (102a) adapté à une charge de la batterie par du courant monophasé de puissance maximale 3 kW, muni d’une première prise domestique (103a), de préférence sur câble, en tant que premiers moyens de connexion et d’une deuxième prise domestique (104a), de préférence sur socle, en tant que deuxièmes moyens de connexion ; - un boîtier de deuxième type (102b) adapté à une charge de la batterie par du courant monophasé ou triphasé de puissance maximale 22 kW, muni d’une première prise de type 3 (103b), de préférence sur câble, en tant que premiers moyens de connexion et d’une deuxième prise de type 3 (104b), de préférence sur socle, en tant que deuxième moyens de connexion ; - un boîtier de troisième type (102c) adapté à une charge de la batterie par du courant monophasé ou triphasé de puissance maximale 43 kW, muni d’une première prise de type 2 (103c), de préférence sur socle, en tant que premiers moyens de connexion et d’une deuxième prise de type 2 (104c), de préférence sur câble, en tant que deuxième moyens de connexion.
- 11. Dispositif selon l’une des revendications précédentes, comprenant plusieurs boîtiers électroniques (102), chaque boîtier comportant des premiers moyens de connexion spécifiques (103a,103b,103c) à un type de borne de charge externe donné et des deuxièmes moyens de connexion spécifiques (104a, 104b, 104c) à un type de prise donné du chargeur embarqué de la batterie dans le véhicule.
- 12. Méthode de diagnostic d’une batterie de traction de type Li-ion embarquée dans un véhicule électrique (VE) ou un véhicule électrique hybride rechargeable (PHEV) mettant en œuvre le dispositif portatif (1000, 2000, 3000) selon l’une des revendications précédentes, dans laquelle : a) on branche les premiers moyens de connexion (103) du boîtier électronique (102) à la borne de charge externe en courant alternatif (120) et on branche les deuxièmes moyens de connexion (104) du boîtier électronique (102) au chargeur embarqué (130) de la batterie du véhicule (VE, PHEV) ; b) on met en place les moyens de mesure de tension, de courant, et de température (101), de la batterie, et on relie ces moyens de mesure (101) à la deuxième carte de communication (107) de l’unité de commande (100, 200, 300); c) de préférence on relie une troisième carte de communication (108) de l’unité de commande (200) à une prise d’un réseau interne du véhicule, de type OBD-II (150) et/ou CAN (160) ; d) on choisit un programme de diagnostic donné via l’interface de communication avec l’utilisateur de l’unité de commande (100, 200, 300) et on active la borne de charge externe (120) une fois un signal donné par l’unité de commande (100, 200, 300) pour démarrer le diagnostic.
- 13. Méthode selon la revendication 13, mettant en œuvre un dispositif portatif selon la revendication 10, dans laquelle, préalablement aux étapes a) à d), on choisit le boîtier électronique adapté à la borne de charge externe et à la prise du chargeur embarqué de la batterie dans le véhicule (VE, PHEV).
- 14. Méthode selon l’une des revendications 12 et 13, dans laquelle le diagnostic comprend les étapes suivantes: - l’acquisition en temps réel, et à une fréquence donnée, des données issues des mesures de tension, de courant, de température, et optionnellement l’acquisition de données issues de la prise OBD-II (150) du véhicule et/ou du réseau CAN (160) du système de gestion de la batterie interne au véhicule, par les cartes de communication de l’unité de commande (107,108,109), et l’enregistrement de ces données dans la mémoire de l’unité de commande (100, 200, 300) ; - le pilotage de la charge de la batterie par l’unité de commande (100, 200, 300) qui commande le commutateur du boîtier électronique (102) en ouverture et en fermeture de manière à appliquer un profil de charge déterminé pour rétablissement du diagnostic, de préférence en fonction des valeurs des mesures de tension, ledit profil comprenant de préférence des interruptions et reprises de la charge déterminées jusqu’à atteindre une tension donnée ; - la détermination d’un indicateur d’état de santé de la batterie à partir des données issues des mesures, et optionnellement des données du véhicule, acquises et enregistrées par l’unité de commande (100, 200, 300), et à partir d’instructions programmables et d’abaques enregistrées dans la mémoire de l’unité de commande (100, 200, 300) ou dans un ordinateur distant (105) connecté à l’unité de commande (100, 200, 300) par une liaison Internet, et mises en œuvre par le microprocesseur de l’unité de commande (100, 200, 300) ou ledit ordinateur distant (105).
- 15. Méthode selon l’une des revendications 12 à 14, dans laquelle le diagnostic comprend les étapes suivantes: - la détermination d’un indicateur de l’état de santé en énergie (SOH-E) indiquant le niveau de la capacité résiduelle de la batterie, ledit indicateur de l’état de santé en énergie (SOH-E) répondant de préférence à la formule (I) suivante (I) dans laquelle : Cnom{o) est la capacité de la batterie à l’instant initial, Cnom(t) est la capacité résiduelle de la batterie à l’instant t, x est le pourcentage d’une valeur nominale de la capacité de la batterie pour lequel on considère que l’indicateur SOH-E est nul, et/ou - la détermination un indicateur de l’état de santé en puissance (SOH-P) indiquant le niveau de vieillissement de la résistance interne de la batterie, ledit indicateur de l’état de santé en puissance (SOH-P) répondant de préférence à la formule (II) suivante : (II) dans laquelle : R0inu est la résistance initiale de la batterie, R0(k) est la résistance de la batterie à l’instant k, n est un entier supérieur ou égal à 2, et avec : sohp = ioo% quand R0(k) = R0init et sohp = o% quand R0(k) = n.R0lnltavec n à déterminer tel que n.R0init est une résistance de la batterie considérée en fin de vie.
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