FR3051981A1 - Procede et dispositif d'evaluation d'un indicateur d'etat de sante d'une cellule d'une batterie lithium - Google Patents

Procede et dispositif d'evaluation d'un indicateur d'etat de sante d'une cellule d'une batterie lithium Download PDF

Info

Publication number
FR3051981A1
FR3051981A1 FR1654817A FR1654817A FR3051981A1 FR 3051981 A1 FR3051981 A1 FR 3051981A1 FR 1654817 A FR1654817 A FR 1654817A FR 1654817 A FR1654817 A FR 1654817A FR 3051981 A1 FR3051981 A1 FR 3051981A1
Authority
FR
France
Prior art keywords
cell
voltage
battery
electric charge
beginning
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
FR1654817A
Other languages
English (en)
Other versions
FR3051981B1 (fr
Inventor
Akram Eddahech
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Original Assignee
Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Commissariat a lEnergie Atomique CEA, Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA filed Critical Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Priority to FR1654817A priority Critical patent/FR3051981B1/fr
Priority to EP17172398.4A priority patent/EP3258282A1/fr
Publication of FR3051981A1 publication Critical patent/FR3051981A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of FR3051981B1 publication Critical patent/FR3051981B1/fr
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/392—Determining battery ageing or deterioration, e.g. state of health
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/3644—Constructional arrangements
    • G01R31/3648—Constructional arrangements comprising digital calculation means, e.g. for performing an algorithm
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/396—Acquisition or processing of data for testing or for monitoring individual cells or groups of cells within a battery
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

La batterie lithium est composée d'une ou plusieurs cellules reliées entre elles. Le procédé d'évaluation comprend les étapes suivantes : • détection (E2, E3) d'une première tension prédéterminée U1 puis d'une deuxième tension prédéterminée U2, de la cellule, respectivement à un premier instant t1 et à un deuxième instant t2, durant une phase de décharge ou de charge de la batterie ; • calcul (E4) d'une quantité de charge électrique réelle, déchargée ou chargée par la cellule entre les instants t1 et t2, par intégration dans le temps d'un courant électrique à travers la cellule ; • détermination (E5) de l'indicateur d'état de santé de la cellule par calcul d'un rapport entre ladite quantité de charge électrique réelle calculée et une quantité de charge électrique de référence qui serait déchargée ou chargée par ladite cellule en début de vie lors d'une phase de décharge ou de charge la faisant passer de l'une à l'autre des première et deuxième tensions prédéterminées U1 et U2.

Description

Titre : Procédé et dispositif d’évaluation d’un indicateur d’état de santé d’une cellule d’une batterie lithium
Domaine technique de l'invention L’invention concerne un procédé d’évaluation d’un indicateur d’état de santé d’une cellule d’une batterie lithium et un dispositif associé. État de la technique
Les batteries lithium, notamment les batteries lithium-ion, lithium-ion-polymère ou lithium-métal-polymère, sont largement utilisées dans le domaine automobile pour l’alimentation des véhicules automobiles électriques ou hybrides ainsi que dans le domaine de l’électronique nomade. Elles intègrent une ou plusieurs cellules, ou accumulateurs, connectées entre elles en série et/ou en parallèle.
En vieillissant, les performances des batteries lithium se dégradent, ce qui se traduit par une baisse de leur capacité et par une augmentation de leur résistance. Il en résulte une perte d’autonomie de la batterie et une baisse de sa durée de vie. Le vieillissement se produit au cours du temps, même pendant les périodes de non-utilisation de la batterie (on parle dans ce cas de « vieillissement calendaire >>).
Le fonctionnement d’une batterie lithium est contrôlé par un système BMS (de l’anglais « Battery Management System >>) de contrôle de la batterie. Le BMS surveille l'état de différents éléments de la batterie, tels que la tension totale et celle de chacune des cellules individuelles, la température, l’état de charge ou « SOC >> (de l’anglais « State Of Charge >>), le courant de charge ou de décharge, la capacité de la batterie et/ou l’état de santé ou « SOH >> (de l’anglais « State Of Health >>).
La détermination de l’état de santé ou du « SOH » d’une batterie lithium constitue l’une des tâches les plus importantes du BMS. L’état de santé d’une batterie est généralement représenté par un indicateur exprimé en pourcentage, une batterie neuve ayant un SOH de 1%.
Le suivi du SOH d’une batterie au cours du temps permet d’optimiser l’utilisation de la batterie et de se prémunir d’éventuels dysfonctionnements. A partir d’une valeur critique de SOH prédéterminée, par exemple égale 80%, on peut décider de remplacer la batterie par une batterie neuve pour éviter tout dysfonctionnement et éventuellement changer la batterie partiellement usagée de cadre d’utilisation afin de l’utiliser dans une seconde application différente de sa première application. Par exemple, une batterie peut être utilisée, en première application, pour alimenter un véhicule électrique ou hybride puis être exploitée, en deuxième application, pour alimenter des auxiliaires de centrales électriques ou de stations ou sous-stations de réseaux électriques. D’autres exemples d’usages de seconde vie sont présentés dans le document « Etude de la seconde vie des batteries des véhicules électriques et hybrides rechargeables » rapport ADEME, 2011.
Lorsque la batterie lithium intègre plusieurs cellules, la détermination de son SOH n’est pas aisée. Il existe plusieurs techniques de détermination de l’état de santé d’une telle batterie.
Une première méthode est décrite dans les documents [1] A. Farmann, W. Waag, A. Marongiu and D. U. Sauer, “Critical review of on-board capacity estimation techniques for lithium-ion batteries in electric and hybrid electric vehicles”, Journal of Power Sources, vol. 281, pp. 114-130, 2015, et [2] V. Pop, H.J. Bergveld, P.H.L. Notten, J.H.G. Op het Veld and P.P.L. Regtien, “Accuracy analysis of the State-of-Charge and remaining run-time détermination for lithium-ion batteries”, Measurement, vol. 42, no. 8, pp. 1131-1138, 2009. Cette méthode s’appuie sur des mesures de la tension à vide de la batterie au repos, après relaxation de celle-ci, et sur un cumul d’ampères entre deux états relaxés de la batterie. La fiabilité de la méthode repose sur la précision de données de cartographie relatives à l’évolution de la tension à vide de la batterie en fonction de son état de charge et de la mesure de la tension à vide, laquelle dépend elle-même de la maîtrise de la relaxation de la batterie. Une telle méthode de détermination du SOH manque en définitive de fiabilité et de précision et n’est donc pas satisfaisante. D’autres techniques basées sur des algorithmes adaptatifs sont utilisées. Elles font appel à des algorithmes d’identification complexes, nécessitant un traitement numérique lourd. En outre, leur mise en oeuvre nécessite qu’un modèle fin et précis de la batterie soit disponible.
La présente invention vient améliorer la situation. Elle propose notamment de déterminer l’état de santé, ou de façon plus générale un indicateur de l’état de santé, d’une batterie lithium de façon simple, fiable, rapide et précise.
Objet de l'invention A cet effet, l’invention concerne un procédé d’évaluation d’un indicateur d’état de santé d’une cellule d’une batterie lithium composée d’une ou plusieurs cellules reliées entre elles, comprenant les étapes suivantes : détection d’une première tension prédéterminée U1 puis d’une deuxième tension prédéterminée U2, de la cellule, respectivement à un premier instant t1 et à un deuxième instant t2, durant une phase de décharge ou de charge de la batterie ; calcul d’une quantité de charge électrique réelle, déchargée ou chargée par la cellule entre les instants t1 et t2, par intégration dans le temps d’un courant électrique à travers la cellule ; détermination de l’indicateur d’état de santé de la cellule par calcul d’un rapport entre ladite quantité de charge électrique réelle calculée et une quantité de charge électrique de référence qui serait déchargée ou chargée par ladite cellule en début de vie lors d’une phase de décharge ou de charge la faisant passer de l’une à l’autre des première et deuxième tensions prédéterminées U1 et U2. L’invention permet d’évaluer de façon fiable, précise et rapide l’état de santé d’une cellule de la batterie, pendant une charge ou une décharge de la batterie, sans qu’il soit nécessaire de la faire relaxer pour prendre des mesures.
Avantageusement, ladite quantité de charge électrique de référence est la quantité de charge électrique qui serait chargée ou déchargée par la cellule à un régime de référence, notamment au régime 1C. Ladite quantité de charge électrique de référence peut être déterminée à partir de données préétablies d’évolution de la tension d’une cellule de batterie en début de vie en fonction d’une donnée représentative de la charge électrique de ladite cellule.
Dans un mode de réalisation particulier, le procédé comprend une opération de calibration d’au moins un couple de tensions à détecter, contenant une première tension U1 et une deuxième tension U2, mise en œuvre à partir de données préétablies relatives à l’évolution de la tension d’une cellule de batterie en début de vie en fonction d’une donnée représentative de la charge électrique de ladite cellule, à différents régimes de ladite cellule comprenant au moins un régime de référence, notamment le régime 1C, et un autre régime i, comprenant les étapes suivantes : a) prendre un couple de tensions à tester, contenant une première tension test Ut1p et une deuxième tension test Ut2q ; b) calculer une première estimation de la capacité Capui de la cellule en début de vie, au régime i, par la relation Capui = Capa^ef où - Capa^ef est la capacité de la cellule en début de vie au régime de référence ; - dQref est la quantité de charge électrique qui serait déchargée ou chargée par la cellule en début de vie, au régime de référence, pour passer de l’une à l’autre des deux tensions Ut1 p et Ut2q ; - dQi est la quantité de charge électrique qui serait déchargée ou chargée par la cellule en début de vie, au régime i, pour passer de l’une à l’autre des deux tensions test Ut1 p et Ut2q ; c) calculer une deuxième estimation de la capacité Capui de ladite cellule en déterminant la quantité totale de charge électrique qui serait déchargée ou chargée par la cellule en début de vie, au régime i, pour passer de l’une à l’autre des deux tensions, minimale et maximale, de la cellule; d) calculer une erreur d’estimation (ε^) entre la première et la deuxième estimation de la capacité Capui de la cellule ; e) choisir les première et deuxième tensions test Ut1p et Ut2q comme première et deuxième tension prédéterminée à détecter U1, U2 si l’erreur d’estimation est inférieure ou égale à un seuil fixé, notamment un seuil de 5%, avantageusement de 4%, avantageusement encore de 3%.
La calibration permet de déterminer au moins un couple d’une première tension U1 et d’une deuxième tension U2 à détecter pour évaluer l’état de santé d’une cellule de batterie en cours de vie. Elle est réalisée en utilisant des données préétablies d’évolution de la tension d’une cellule de batterie en fonction de sa charge électrique (ou d’un paramètre représentatif de sa charge électrique). Ces données sont généralement fournies par le fabricant de cellule ou de batterie. La calibration ne nécessite aucune mesure. Elle ne nécessite que des ressources de calcul et ces données préétablies relatives aux cellules de la batterie.
Dans un mode de réalisation particulier, on répète les étapes de calibration a) à e) en fixant l’une des deux tensions test, Ut1p et Ut2q, et en faisant varier l’autre tension test. Avantageusement, on répète les étapes de calibration a) à e), d’une part, en fixant la tension à tester Ut1p et en faisant varier la tension Ut2q à tester et, d’autre part, en fixant la tension test Ut2q et en faisant varier la tension test Ut1p.
Grâce à cela, on teste un ensemble de couples de tensions.
Dans une variante de réalisation, pour chaque couple de tensions test Ut1p et Ut2q, les étapes de calibration a) à d) sont mises en œuvre pour différents régimes i de la cellule, et les tensions test Ut1 p et Ut2q sont choisies comme première et deuxième tension prédéterminée à détecter U1, U2 si les différentes erreurs d’estimation déterminées pour les différents régimes i sont inférieures ou égales au seuil fixé.
Avantageusement, on détermine l’état de santé SOH de la cellule par la relation suivante :
où dQi est la quantité de charge électrique déchargée ou chargée par la cellule entre les instants t1 et t2, déterminée par intégration dans le temps du courant électrique à travers la cellule au régime i, et est la quantité de charge électrique qui serait déchargée ou chargée par la cellule en début de vie au régime de référence, pour passer de l’une à l’autre des deux tensions à détecter U1 et U2.
En variante, on détermine la capacité de la cellule par la relation suivante :
où dQi est la quantité de charge électrique déchargée ou chargée par la cellule entre les instants t1 et t2, déterminée par intégration dans le temps du courant électrique à travers la cellule au régime i, est la quantité de charge électrique qui serait déchargée ou chargée par la cellule en début de vie au régime de référence, pour passer de l’une à l’autre des deux tensions à détecter U1 et U2, et Capa^^^ est la capacité de la cellule en début de vie au régime de référence.
Dans un première mode de réalisation, le procédé comprend une étape préalable de détection d’une phase de charge ou de décharge de la batterie à régime constant, les étapes de détection de la première tension U1 à détecter et de la deuxième tension U2 à détecter étant déclenchées en cas de détection positive.
Dans un deuxième mode de réalisation, le procédé comprend une étape préalable de détection d’une phase de charge ou de décharge de la batterie à régime moyen faible inférieur à C/5, les étapes de détection de la première tension U1 à détecter et de la deuxième tension U2 à détecter étant déclenchées en cas de détection positive. L’invention concerne aussi un procédé d’évaluation de l’indicateur d’état de santé d’une batterie à partir des indicateurs d’état de santé respectifs des différentes cellules de ladite batterie, caractérisé en ce qu’on détermine les indicateurs d’état de santé respectifs de toutes les cellules de la batterie par la mise en oeuvre du procédé précédemment défini puis on détermine que l’indicateur d’état de santé de la batterie est égal à l’indicateur d’état de santé le plus faible de tous les indicateurs d’état de santé respectifs des cellules de la batterie. L’invention concerne également un dispositif d’évaluation d’un indicateur d’état de santé d’une cellule d’une batterie lithium composée d’une ou plusieurs cellules reliées entre elles, comprenant : • un module de détection d’une première tension prédéterminée U1 puis d’une deuxième tension prédéterminée U2, de la cellule, respectivement à un premier instant t1 et à un deuxième instant t2, durant une phase de décharge ou de charge de la batterie ; • un module de calcul d’une quantité de charge électrique réelle, déchargée ou chargée par la cellule entre les instants t1 et t2, par intégration dans le temps d’un courant électrique à travers la cellule ; • un module de détermination de l’indicateur d’état de santé de la cellule par calcul d’un rapport entre ladite quantité de charge électrique réelle calculée et une quantité de charge électrique de référence qui serait déchargée ou chargée par ladite cellule en début de vie lors d’une phase de charge ou de décharge la faisant passer de l’une à l’autre des première et deuxième tensions U1 et U2.
Avantageusement, le dispositif comprend un module de calibration d’au moins un couple de tensions à détecter, contenant une première tension U1 et une deuxième tension U2, et une mémoire de stockage de données préétablies relatives à l’évolution de la tension Uœii d’une cellule de batterie en début de vie en fonction d’une donnée représentative de la charge électrique de ladite cellule, à différents régimes de ladite cellule comprenant au moins un régime de référence et un autre régime i , le module de calibration étant agencé pour effectuer la calibration sur la base desdites données préétablies et pour : a) prendre un couple de tensions à tester, contenant une première tension test Ut1 P et une deuxième tension test Ut2q ; b) calculer une première estimation de la capacité Capai de la cellule en début de vie, au régime i, par la relation
où - Capuref est la capacité de la cellule en début de vie au régime de référence ; - dQref est la quantité de charge électrique qui serait déchargée ou chargée par la cellule en début de vie, au régime de référence, pour passer de l’une à l’autre des deux tensions Ut1 p et Ut2q ; - dQi est la quantité de charge électrique qui serait déchargée ou chargée par la cellule en début de vie, au régime i, pour passer de l’une à l’autre des deux tensions test Ut1 p et Ut2q ; c) calculer une deuxième estimation de la capacité Capui de ladite cellule en déterminant la quantité totale de charge électrique qui serait déchargée ou chargée par la cellule en début de vie, au régime i, pour passer de l’une à l’autre des deux tensions, minimale et maximale, de la cellule; d) calculer une erreur d’estimation entre la première et la deuxième estimation de la capacité Capai de la cellule ; e) choisir les première et deuxième tensions test Ut1p et Ut2q comme première et deuxième tension prédéterminée à détecter U1, U2 si l’erreur d’estimation est inférieure ou égale à un seuil fixé, notamment un seuil de 5%, avantageusement de 4%, avantageusement encore de 3%.
Avantageusement encore, le dispositif comprend un module de détection d’une phase de charge ou de décharge de la batterie à régime constant ou à régime moyen faible inférieur à C/5, la détection de la première tension U1 à détecter et de la deuxième tension U2 à détecter étant déclenchée en cas de détection positive.
Description sommaire des dessins L’invention sera mieux comprise à l’aide de la description suivante d’un mode de réalisation particulier du procédé d’évaluation d’un indicateur d’état de santé d’une cellule d’une batterie lithium composée de plusieurs cellules connectées de l’invention et d’un dispositif d’évaluation correspondant, en référence aux dessins annexés sur lesquels : - La figure 1A représente un organigramme des étapes d’une opération de calibration du procédé d’évaluation selon un mode de réalisation particulier de l’invention ; - La figure 1B représente un organigramme des étapes du procédé d’évaluation de l’état de santé des cellules d’une batterie, selon un mode de réalisation particulier de l’invention ; - La figure 2 représente différentes courbes de charge et/ou de décharge d’une cellule à différents régimes ; - La figure 3 représente un schéma bloc fonctionnel du dispositif d’évaluation selon une forme de réalisation particulière de l’invention.
Description détaiiiée de modes de réaiisation particuiiers de i'invention L’invention permet d’évaluer un indicateur ou paramètre d’état de santé d’une cellule d’une batterie lithium, par exemple une batterie lithium-ion, lithium-ion-polymère ou lithium-métal-polymère.
La batterie 1 est composée d’une ou plusieurs cellules Cn, ou accumulateurs électriques, identiques (avec 1 < n < iV où N est le nombre de cellules de la batterie 1) et reliées entre elles en série et/ou en parallèle. Dans l’exemple de réalisation décrit ici, la batterie 1 comprend N cellules Cn connectées en série. Ainsi, le courant électrique traversant chaque cellule Cn est égal au courant (courant de charge, courant de décharge ou courant nul) de la batterie 1. L’indicateur d’état de santé d’une cellule Cn (ou de la batterie 1) est un paramètre (ou une grandeur) représentatif de l’état de santé de la cellule Cn (ou de la batterie). Cet indicateur peut par exemple être le SOH (de l’anglais « State Of Health >>) ou la capacité de la cellule Cn (ou de la batterie 1). Le SOH est exprimé en pourcentage. Il vaut 1% lorsque la cellule (ou la batterie) est neuve et décroît au fur et à mesure du vieillissement de la cellule (ou de la batterie). La capacité est exprimée en ampère-heure. Elle représente la quantité de charge électrique que la cellule (ou la batterie) est capable de restituer après une charge complète. Dans l’exemple décrit ici, l’indicateur d’état de santé est le SOH.
Le procédé est mis en oeuvre par un système 2 de contrôle de la batterie 1, ou BMS (de l’anglais « Battery Management System >>). Selon l’invention, le BMS 2 intègre un dispositif 3 d’évaluation de l’indicateur d’état de santé de la batterie, ici le SOH.
Le principe de l’évaluation de l’indicateur d’état de santé, par exemple le SOH, d’une cellule de la batterie selon l’invention est le suivant :
Lorsque, lors d’une charge ou d’une décharge de la batterie à régime constant (ou à régime faible, typiquement < C/5), la tension de la cellule passe d’une première tension LH à une deuxième tension U2, prédéterminées, on calcule la quantité de charge électrique réelle déchargée ou chargée par la cellule par intégration du courant électrique à travers la cellule. Un indicateur d’état de santé de la cellule est ensuite évalué par un calcul du rapport entre cette quantité de charge électrique réelle calculée pour passer de U1 à U2 et une quantité de charge électrique de référence, ou théorique, pour passer de U1 à U2 en début de vie de la cellule.
Le procédé comprend une opération de calibration EO qui vise à déterminer, préalablement à l’évaluation de l’état de santé des cellules, une première tension U1 à détecter, ou une plage de premières tensions U1 à détecter, et une deuxième tension U2 à détecter, ou une plage de deuxièmes tensions U2 à détecter. Cette opération de calibration est réalisée sur la base de données préétablies DATAceii relatives à l’évolution de la tension Uœii d’une cellule Cn de la batterie 1 en fonction de sa charge électrique, ou en fonction d’une donnée représentative de sa charge électrique en début de vie de la cellule Cn, à différents régimes « i » (autrement dit pour différents courants électriques traversant la cellule). Ces données DATAceii peuvent être fournies par le fabricant de la batterie. Sur la figure 2, elles sont représentées par des courbes de charge ou de décharge d’une cellule Cn de la batterie 1, en début de vie, à différents régimes i, i valant ici C/2, 1C, 2C et 3C, représentant les données DATAceii. Ces courbes de charges ou de décharge représentent révolution de la tension Uœii d’une cellule Cn de la batterie 1 en fonction d’une donnée dQ représentant le cumul instantané de charge (c’est-à-dire la quantité de charge cumulée dans la batterie). La valeur « 0 >> de dQ correspond à un RESET (ou une remise à zéro) du comptage des ampères-heures.
Par définition, on appelle : - «régime 1C>> le courant électrique permettant de décharger la capacité nominale Q de la cellule Cn (ou la batterie) en 1 heure, - « régime xC >> le courant que fournirait la cellule Cn (ou la batterie) en un nombre 1/x d’heure(s), qui est égal au produit de x et de Q, soit x.Q et est exprimé en A (ampères).
Prenons l’exemple d’une batterie ayant une capacité Q de 2Ah. Le régime 1C de cette cellule est égal à
soit un courant de 2A. Le régime 0,5C de cette même cellule est égal à
, soit un courant de 1A. Le régime 2C de cette même cellule est égal à
, soit un courant de 4A.
Chaque courbe de la figure 2 représente l’évolution de la tension électrique Uceii de la cellule Cn,, exprimée en volts, en fonction de la donnée de charge électrique dQ exprimé en ampère-heure, de la cellule Cn. Lors d’une charge ou d’une décharge complète, la tension de la cellule, Uœii, varie entre une tension minimale Uceii_min (ici égale à environ 2,5 V), lorsque la cellule Cn est déchargée, et une tension maximale UceiLinax (ici égale à environ 4,1 V), lorsque la cellule Cn est complètement chargée.
Dans le mode de réalisation décrit ici, le régime IC est un régime de référence. L’opération de calibration est mise en oeuvre par un module de calibration 4 ici intégré au dispositif d’évaluation 3. Elle utilise uniquement les données DATAcell-
Elle comprend une première étape E01, lors de laquelle le module de calibration 4 prend un couple de tensions à tester contenant une première tension test Utlp et une deuxième tension test Ut2q. La première tension test Utl P est ici strictement supérieure à la deuxième tension test Ut2q. En référence à la figure 2, le profil de charge de la cellule Cn en début de vie peut être décomposé en trois phases de charge successives : une première phase de charge d’augmentation très rapide de la tension (ici entre 2,5V et 3,3V), une deuxième phase de charge d’augmentation lente de la tension (ici entre 3,3V et 3,65V) et une troisième phase de charge d’augmentation modérée à rapide de la tension (ici entre 3,65V et 4,1V). Avantageusement, la tension test Utlp est dans la troisième phase, par exemple en fin de troisième phase, et la tension test Ut2q est dans la deuxième phase, par exemple en début de deuxième phase.
Lors d’une étape suivante E02, le module de calibration 4 détermine une première estimation de la capacité Capai d’une cellule Cn de la batterie 1 en début de vie, ou à « BOL » (de l’anglais « Beginning Of Life >>), au régime i (autrement dit traversée par le courant It), par la relation suivante :
(1) , où - Capa^ef représente la capacité de la cellule Cn en début de vie au régime de référence ici 1C (traversée par un courant électrique de référence - dQref représente la quantité de charge électrique qui serait déchargée ou chargée par la cellule à BOL, ou en début de vie, au régime de référence ici 1C, pour passer de l’une à l’autre des deux tensions test Ut1 P et Ut2q, - cLQi représente la quantité de charge électrique qui serait déchargée ou chargée par la cellule Cn à BOL, ou en début de vie, au régime i, pour passer de l’une à l’autre des deux tensions test Ut1p et Ut2q.
Les valeurs ci-dessus des paramètres Capuref , dQref et dQi sont déterminées à partir des données fabricant (ou « théoriques ») DATAceii d’évolution de la tension Uœii d’une cellule Cn à BOL de la batterie 1 en fonction de sa charge électrique, à différents régimes, telles que représentées sur la figure 2. La valeur de Capuref correspond à la quantité totale de charge électrique que la cellule Cn en début de vie, fonctionnant à régime de référence, ici 1C, permettant de faire passer la cellule de l’une à l’autre des deux tensions, minimale Uceii_min et maximale Uceii_max. Aucune mesure n’est donc nécessaire pour la mise en œuvre de cette étape E02. L’étape E02 est exécutée pour différents régimes i de la cellule Cn en début de vie, par exemple pour les régimes 0.5C, 2C et 3C. Ainsi, l’étape E02 comprend plusieurs sous-étapes, notées E02J (en l’espèce E02_0.5C, E02_2C et E02_3C), de détermination d’une première estimation de la capacité Capai, respectivement exécutées pour les trois régimes 0.5C, 2C et 3C. Ces premières estimations de la capacité Capat aux régimes 0.5C, 2C et 3C sont notées ESTl_CapaQ^ci ESTl_Capa2c , ESTlJlapa^c· L’opération de calibration comprend une étape E03 de détermination d’une deuxième estimation de la capacité Capai de la cellule Cn en début de vie, au régime i (autrement dit traversée par le courant li), notée EST2_Capat avec i valant 0.5C, 2C ou 3C. Pour cette deuxième estimation, le module de calibration détermine la quantité totale de charge électrique Qtoti que la cellule Cn en début de vie, fonctionnant à régime i (autrement dit traversée par le courant /^), doit décharger ou charger pour passer de l’une à l’autre des deux tensions, minimale Uceii_min et maximale Uceii_max. Pour déterminer Qtoti, le module de calibration utilise les données fabricant DATAceii d’évolution de la tension Uœii de la cellule Cn en début de vie en fonction de sa charge électrique, à différents régimes, telles que représentées sur la figure 2. Aucune mesure n’est donc nécessaire. L’étape E03 est exécutée pour différents régimes i de la cellule Cn en début de vie, ici pour les régimes 0.5C, 2C et 3C. L’étape E03 comprend donc plusieurs sous-étapes E03J, en l’espèce E03_0.5C, E03_2C et E03_3C, pour les trois régimes 1C, 2C et 3C respectivement. En variante, la valeur de la capacité Capa. d’une cellule Cn au régime i (ici 0.5C, 2C et 3C) en début de vie (c’est-à-dire à BOL) est une donnée fournie par le fabricant. Dans ce cas, l’étape E03 consiste simplement à obtenir cette donnée stockée en mémoire par exemple.
Puis, lors d’une étape de calcul E04, pour chaque régime i considéré à l’exception du régime de référence 1C (ici 0.5C, 2C et 3C), on détermine l’erreur d’estimation entre la première estimation et la deuxième estimation de la capacité Capui de la cellule Cn en début de vie ici par la relation suivante :
Puis, lors d’une étape de test E05, on compare chaque erreur d’estimation ε^ à un seuil S. L’erreur ε^ étant exprimée en pourcentage, ce seuil S peut être fixé à 5% ou être inférieur à 5%, par exemple égal à 4%, ou encore à 3%. Lors d’une étape E06, le module de calibration choisit le couple de tensions testées Ut1p et Ut2q, comme première et deuxième tension U1 et U2 à détecter, si les différents erreurs d’estimation calculées pour les différents régimes considérés (ici 0.5C, 2C et 3C) sont inférieures ou égales au seuil fixé S. Sinon, le couple de tensions testées Ut1p et Ut2q n’est pas retenu pour jouer le rôle de couple de tensions à détecter U1, U2, autrement dit pour la calibration de U1 et U2 (étape E07).
La calibration vise à déterminer au moins un couple de tensions à détecter contenant une première tension U1 et une deuxième tension U2, strictement inférieure à U1. Plusieurs couples de tensions U1 et U2 peuvent être déterminées par calibration. Dans un mode de réalisation particulier, la calibration permet de déterminer une plage de premières tensions U1 à détecter et une plage de deuxièmes tensions U2 à détecter. Afin d’obtenir ces deux plages de tension, les étapes de calibration E01 à E06 ou E07 sont répétées de la façon suivante : - d’une part, le module de calibration fixe la première tension test Ut1o et fait varier la deuxième tension test dans une plage délimitée par une borne inférieure et une borne supérieure en lui attribuant plusieurs valeurs successives notées Ut2q avec 0 <q <X ; - d’autre part, le module de calibration fixe la deuxième tension test Ut2o et fait varier la première tension test dans une plage délimitée par une borne inférieure et une borne supérieure en lui attribuant plusieurs valeurs successives notées Ut1 p avec 0 <p <X.
Les deux plages de tensions testées respectivement pour la première tension test Ut1 et pour la deuxième tension test Ut2 ne se chevauchent pas. La borne inférieure de la première tension à tester Ut1 est égale ou supérieure à la borne supérieure de la deuxième tension à tester. Avantageusement, elles sont séparées par un gap de tension d’au moins 200mV. Par exemple, on fait varier la première tension à tester Ut1 entre 3,7V et 4,1V et on fait varier la deuxième tension à tester Ut2 entre 3,2V et 3,5V.
En variante, on pourrait aussi choisir le couple de tensions U1 et U2 pour lequel l’erreur d’estimation est la plus faible. L’opération de calibration permet ainsi de prédéterminer une plage de valeurs pour la première tension U1 à détecter et une plage de valeurs pour la deuxième tension U2 à détecter, préalablement à la détermination de l’état de santé des cellules de la batterie 1 en cours de vie. Si on a le choix, on fixe la différence entre les deux tensions U1 et U2 au maximum.
On soulignera que la calibration ne nécessite aucune mesure, dans la mesure où des données fabricant DATAceii relatives à l’évolution de la tension d’une cellule de la batterie en fonction de sa charge électrique sont disponibles.
On va maintenant décrire en référence à la figure 1B, les étapes permettant d’évaluer l’état de santé SOH de chacune des cellules Cn de la batterie 1, au cours de la vie de celle-ci. Ces étapes d’évaluation du SOH sont mises en oeuvre après la calibration d’au moins une tension LH à détecter et une tension U2 à détecter, par le dispositif d’évaluation 3 du BMS 2 de la batterie 1. Dans l’exemple de réalisation décrit ici, en référence à la figure 2, à titre purement illustratif, la tension LH vaut 4V et la tension U2 vaut 3,4V.
Le procédé comprend ici une étape E1 de détection d’une phase de décharge, ou de charge, de la batterie 1 à régime constant, un courant électrique constant traversant la batterie. Cette détection E1 est réalisée pendant un fonctionnement normal de la batterie 1, par exemple lorsque la batterie 1 alimente une charge ou est en train d’être rechargée. Cette E1 étape est mise en oeuvre par le dispositif d’évaluation du SOH.
Supposons ici, à titre d’exemple purement illustratif, que le dispositif d’évaluation du SOH 3 détecte une phase de décharge à régime constant 2C.
Sur détection E1 de la phase de décharge à régime constant 2C, le dispositif d’évaluation 3 cherche ensuite à détecter : - la première tension U1 prédéterminée durant la calibration, lors d’une étape de détection E2 ; - la deuxième tension U2 prédéterminée durant la calibration, lors d’une étape de détection E3.
La première tension U1 est détectée à un instant t1, alors que la deuxième tension U2 est détectée à un instant ultérieur t2.
Notons que dans le cas où, lors de l’étape E1, on détecte une phase de charge à régime constant, on détecte évidemment d’abord la tension U2 puis la tension LU.
Le procédé comprend une étape de calcul E4, lors de laquelle le dispositif d’évaluation 3 calcule une quantité de charge électrique réelle dQi (l’indice i représentant le régime de la batterie, ici égal à 2C) déchargée par la cellule Cn entre les instants t1 et t2, par intégration dans le temps du courant électrique à travers la cellule Cn. La batterie 1 étant ici composée de N cellules Cn (avec n variant de 1 à N) reliées en série, le courant électrique à travers chaque cellule Cn est le régime i, ici 2C (noté aussi courant I,, ici bc), de la batterie 1. Ainsi, lors de l’étape E4, le dispositif d’évaluation 3 calcule la charge électrique dQi par la relation suivante :
Dans le cas où les étapes de détection E2 et E3 sont réalisées pendant une phase de charge, la quantité de charge électrique calculée lors de l’étape E4 correspond à la charge stockée ou chargée par la cellule Cn entre les instants t1 et t2 pour passer de la tension U2 à la tension LU.
Le procédé comprend ensuite une étape E5 de détermination de l’état de santé SOH de la cellule Cn. Cette étape E5 comprend : - une sous-étape de calcul d’un rapport entre la quantité de charge électrique réelle calculée dQi et la quantité de charge électrique de
référence correspondante dQ^., noté
rej I - une sous-étape de multiplication du rapport
par 100, afin d’obtenir le SOH exprimé en pourcentage.
La quantité de charge électrique de référence dQ^ef correspondante est ici la quantité de charge électrique qui serait déchargée par la cellule Cn en début de vie, lors d’une phase de décharge au régime de référence (ici le régime IC) la cellule étant traversée par le courant de référence /^e/ (ici égal à /ic), faisant passer la tension aux bornes de la cellule Cn de la tension LH à la tension U2. La valeur de est déterminée par simple calcul à partir des données fabricant DATAceii, sans mesure.
La quantité de charge électrique qui serait chargée ou déchargée par la cellule en début de vie lors d’une phase de charge ou de décharge de la batterie à un régime de référence, notamment au régime 1C, faisant passer la cellule de l’une à l’autre des première et deuxième tensions LH et U2.
Ainsi, le dispositif d’évaluation détermine l’état de santé SOH (en %) de la cellule Cn par la relation suivante :
Au lieu d’être réalisée pendant une phase de charge ou de décharge à régime constant, l’évaluation de l’état de santé d’une cellule de la batterie 1 est réalisée pendant une phase de charge ou de décharge de la batterie à régime moyen faible, c’est-à-dire inférieur à C/5. L’étape de détection El vise dans ce cas à détecter un régime moyen inférieur à C/5.
Dans le cas où on a calibré une première plage de premières tensions U1 et une deuxième plage de deuxièmes tensions U2, lors d’une phase de charge ou de décharge de la batterie, on détecte une première tension U1 appartenant à la première plage et une deuxième tension U2 appartenant à la deuxième plage.
Le procédé qui vient d’être décrit permet d’évaluer l’état de santé ou SOH de chaque cellule de la batterie 1. La connaissance des SOH de toutes les cellules de la batterie 1 permet au BMS de calculer d’autres grandeurs comme le SOC (de l’anglais « State of Charge >>) ou état de charge de la batterie 1 et les puissances max. En outre, après avoir déterminé les indicateurs d’état de santé de toutes les cellules de la batterie 1, le BMS peut déterminer l’indicateur d’état de santé de la batterie 1 qui est égal à l’indicateur d’état de santé le plus faible de l’ensemble des indicateurs de santé respectifs de toutes les cellules de la batterie 1.
On va maintenant décrire, en référence avec la figure 3, le dispositif 3 d’évaluation d’un indicateur d’état de santé, ici le SOH, d’une cellule Cn d’une batterie lithium, destiné à mettre en oeuvre le procédé qui vient d’être décrit.
Le dispositif d’évaluation 3 comporte: • un module 30 d’évaluation d’au moins un couple de tensions à détecter, comportant une tension LH et une tension U2 ; • un module 31 de détection d’une phase de charge ou de décharge à régime constant (ou à régime moyen inférieur à C/5) ; • un module 32 de détection de la première tension LH prédéterminée et de la deuxième tension U2 prédéterminée, aux bornes d’une cellule Cn, respectivement à un premier instant t1 et à un deuxième instant t2, durant une phase de décharge ou de charge de la batterie 1 ; • un module 33 de calcul d’une quantité de charge électrique réelle, déchargée ou chargée par la cellule Cn entre les instants t1 et t2, par intégration dans le temps d’un courant électrique à travers la cellule Cn ; • un module 34 de détermination de l’indicateur d’état de santé de la cellule par calcul d’un rapport entre cette quantité de charge électrique réelle calculée et une quantité de charge électrique de référence qui serait déchargée ou chargée par ladite cellule en début de vie lors d’une phase de charge ou de décharge la faisant passer de l’une à l’autre des première et deuxième tensions U1 et U2 ; • une mémoire 35 de stockage des données DATAceii préétablies relatives à révolution de la tension Uceii d’une cellule de batterie en début de vie en fonction d’une donnée représentative de la charge électrique de ladite cellule, à différents régimes de ladite cellule comprenant au moins un régime de référence et un autre régime i.
Le module de calibration 30 est agencé pour mettre en oeuvre l’étape de calibration EO.
Le module de détection 31 est agencé pour mettre oeuvre l’étape de détection El.
Le module de détection 32 est destiné à mettre en oeuvre les étapes de détection E2 et E3.
Le module de calcul 33 est agencé pour mettre en oeuvre l’étape de calcul E4.
Le module de détermination du SOH 34 est destiné à mettre en oeuvre l’étape de calcul E5.
Ces différents modules 30 à 34 sont reliées à une unité centrale de commande, en l’espèce un microprocesseur, destiné à commander leur fonctionnement. Ils comprennent des instructions logicielles pour mettre en oeuvre les étapes correspondantes du procédé lorsque ces instructions sont exécutées par l’unité centrale.
Le courant à travers une cellule Cn de la batterie 1 et la tension Uceii aux bornes de cette cellule Cn sont mesurés par le système BMS 2 de la batterie 1.
Au lieu de déterminer le SOH comme indicateur d’état de santé d’une cellule, on pourrait déterminer la capacité de la cellule par la relation suivante :
où dQi est la quantité de charge électrique déchargée ou chargée par la cellule entre les instants t1 et t2, déterminée par intégration dans le temps du courant électrique à travers la cellule au régime i, dQref est la quantité de charge électrique qui serait déchargée ou chargée par la cellule en début de vie au régime de référence, pour passer de l’une à l’autre des deux tensions à détecter U1 et U2, et Capa^ef est la capacité de la cellule en début de vie au régime de référence.

Claims (15)

  1. REVENDICATIONS
    1. Procédé d’évaluation d’un indicateur d’état de santé (SOH) d’une cellule (Cn) d’une batterie lithium (1) composée d’une ou plusieurs cellules (Cn) reliées entre elles, comprenant les étapes suivantes : • détection (E2, E3) d’une première tension prédéterminée U1 puis d’une deuxième tension prédéterminée U2, de la cellule (Cn), respectivement à un premier instant t1 et à un deuxième instant t2, durant une phase de décharge ou de charge de la batterie (1) ; • calcul (E4) d’une quantité de charge électrique réelle {dQi), déchargée ou chargée par la cellule (Cn) entre les instants t1 et t2, par intégration dans le temps d’un courant électrique (l,) à travers la cellule (Cn) ; • détermination (E5) de l’indicateur {SOH[Cn\) d’état de santé de la cellule (Cn) par calcul d’un rapport
    entre ladite quantité de charge électrique réelle calculée et une quantité de charge électrique de référence qui serait déchargée ou chargée par ladite cellule en début de vie lors d’une phase de décharge ou de charge la faisant passer de l’une à l’autre des première et deuxième tensions prédéterminées U1 et U2.
  2. 2. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que ladite quantité de charge électrique de référence (dQre/) est la quantité de charge électrique qui serait chargée ou déchargée par la cellule (Cn) à un régime de référence, notamment au régime 1C.
  3. 3. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que ladite quantité de charge électrique de référence (dÇre/) est déterminée à partir de données préétablies (DATAceii) d’évolution de la tension d’une cellule de batterie en début de vie en fonction d’une donnée représentative de la charge électrique de ladite cellule.
  4. 4. Procédé selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comprend une opération (EO) de calibration d’au moins un couple de tensions à détecter, contenant une première tension U1 et une deuxième tension U2, mise en œuvre à partir de données préétablies (DATAceii) relatives à l’évolution de la tension (Uceii) d’une cellule de batterie en début de vie en fonction d’une donnée représentative de la charge électrique de ladite cellule, à différents régimes de ladite cellule comprenant au moins un régime de référence, notamment le régime 1C, et un autre régime i , comprenant les étapes suivantes : a) prendre (E01) un couple de tensions à tester, contenant une première tension test Ut1p et une deuxième tension test Ut2q ; b) calculer (E02) une première estimation de la capacité Capui de la cellule en début de vie, au régime i, par la relation
    où - Capuref est la capacité de la cellule en début de vie au régime de référence ; - dQref est la quantité de charge électrique qui serait déchargée ou chargée par la cellule en début de vie, au régime de référence, pour passer de l’une à l’autre des deux tensions Ut1 p et Ut2q ; - dQi est la quantité de charge électrique qui serait déchargée ou chargée par la cellule en début de vie, au régime i, pour passer de l’une à l’autre des deux tensions test Ut1 p et Ut2q ; c) calculer (E03) une deuxième estimation de la capacité Capai de ladite cellule en déterminant la quantité totale de charge électrique qui serait déchargée ou chargée par la cellule en début de vie, au régime i, pour passer de l’une à l’autre des deux tensions, minimale et maximale, de la cellule; d) calculer (E04) une erreur d’estimation (ε^) entre la première et la deuxième estimation de la capacité Capat de la cellule ; e) choisir (E06) les première et deuxième tensions test Ut1p et Ut2q comme première et deuxième tension prédéterminée à détecter U1, U2 si l’erreur d’estimation est inférieure ou égale à un seuil fixé (S), notamment un seuil de 5%, avantageusement de 4%, avantageusement encore de 3%.
  5. 5. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu’on répète les étapes de calibration a) à e) en fixant l’une des deux tensions test, Ut1 p et Ut2q, et en faisant varier l’autre tension test.
  6. 6. Procédé selon l’une des revendications 4 et 5, caractérisé en ce qu’on répète les étapes de calibration a) à e), d’une part, en fixant la tension à tester Ut1p et en faisant varier la tension Ut2q à tester et, d’autre part, en fixant la tension test Ut2q et en faisant varier la tension test Ut1 p.
  7. 7. Procédé selon l’une des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que, pour chaque couple de tensions test Ut1 p et Ut2q, les étapes de calibration a) à d) sont mises en œuvre pour différents régimes i de la cellule, et les tensions test Ut1p et Ut2q sont choisies comme première et deuxième tension prédéterminée à détecter U1, U2 si les différentes erreurs d’estimation déterminées pour les différents régimes i sont inférieures ou égales au seuil fixé.
  8. 8. Procédé selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’on détermine l’état de santé SOH de la cellule par la relation suivante : SOH =
    où dQi est la quantité de charge électrique déchargée ou chargée par la cellule entre les instants t1 et t2, déterminée par intégration dans le temps du courant électrique à travers la cellule au régime i, et dQ^ef est la quantité de charge électrique qui serait déchargée ou chargée par la cellule en début de vie au régime de référence, pour passer de l’une à l’autre des deux tensions à détecter U1 et U2.
  9. 9. Procédé selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’on détermine la capacité de la cellule par la relation suivante : Capai =
    où dQi est la quantité de charge électrique déchargée ou chargée par la cellule entre les instants t1 et t2, déterminée par intégration dans le temps du courant électrique à travers la cellule au régime i, dQref est la quantité de charge électrique qui serait déchargée ou chargée par la cellule en début de vie au régime de référence, pour passer de l’une à l’autre des deux tensions à détecter U1 et U2, et Capa^^^ est la capacité de la cellule en début de vie au régime de référence.
  10. 10. Procédé selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comprend une étape préalable (El) de détection d’une phase de charge ou de décharge de la batterie (1) à régime constant, les étapes de détection de la première tension U1 à détecter et de la deuxième tension U2 à détecter étant déclenchées en cas de détection positive.
  11. 11. Procédé selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comprend une étape préalable de détection d’une phase de charge ou de décharge de la batterie à régime moyen faible inférieur à C/5, les étapes de détection de la première tension U1 à détecter et de la deuxième tension U2 à détecter étant déclenchées en cas de détection positive.
  12. 12. Procédé d’évaluation de l’indicateur d’état de santé d’une batterie (1) à partir des indicateurs d’état de santé respectifs des différentes cellules (Cn) de ladite batterie (1), caractérisé en ce qu’on détermine les indicateurs d’état de santé respectifs de toutes les cellules de la batterie (1) par la mise en oeuvre du procédé selon l’une des revendications 1 à 11 puis on détermine que l’indicateur d’état de santé de la batterie (1) est égal à l’indicateur d’état de santé le plus faible de tous les indicateurs d’état de santé respectifs des cellules de la batterie (1).
  13. 13. Dispositif d’évaluation d’un indicateur d’état de santé d’une cellule d’une batterie lithium composée d’une ou plusieurs cellules reliées entre elles, comprenant : • un module (32) de détection d’une première tension prédéterminée U1 puis d’une deuxième tension prédéterminée U2, de la cellule. respectivement à un premier instant t1 et à un deuxième instant t2, durant une phase de décharge ou de charge de la batterie ; • un module (33) de calcul d’une quantité de charge électrique réelle, déchargée ou chargée par la cellule entre les instants t1 et t2, par intégration dans le temps d’un courant électrique à travers la cellule ; • un module (34) de détermination de l’indicateur d’état de santé de la cellule par calcul d’un rapport entre ladite quantité de charge électrique réelle calculée et une quantité de charge électrique de référence qui serait déchargée ou chargée par ladite cellule en début de vie lors d’une phase de charge ou de décharge la faisant passer de l’une à l’autre des première et deuxième tensions U1 et U2.
  14. 14. Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu’il comprend un module (30) de calibration d’au moins un couple de tensions à détecter, contenant une première tension U1 et une deuxième tension U2, et une mémoire (35) de stockage de données préétablies relatives à l’évolution de la tension Uceii d’une cellule de batterie en début de vie en fonction d’une donnée représentative de la charge électrique de ladite cellule, à différents régimes de ladite cellule comprenant au moins un régime de référence et un autre régime i , le module de calibration étant agencé pour effectuer la calibration sur la base desdites données préétablies et pour: a) prendre un couple de tensions à tester, contenant une première tension test Utip et une deuxième tension test Ut2q ; b) calculer une première estimation de la capacité Capai de la cellule en début de vie, au régime i, par la relation
    où - Capuref est la capacité de la cellule en début de vie au régime de référence ; - dQref est la quantité de charge électrique qui serait déchargée ou chargée par la cellule en début de vie, au régime de référence, pour passer de l’une à l’autre des deux tensions Uti p et Ut2q ; - dQi est la quantité de charge électrique qui serait déchargée ou chargée par la cellule en début de vie, au régime i, pour passer de l’une à l’autre des deux tensions test Ut1 p et Ut2q ; c) calculer une deuxième estimation de la capacité Capui de ladite cellule en déterminant la quantité totale de charge électrique qui serait déchargée ou chargée par la cellule en début de vie, au régime i, pour passer de l’une à l’autre des deux tensions, minimale et maximale, de la cellule; d) calculer une erreur d’estimation entre la première et la deuxième estimation de la capacité Capui de la cellule ; e) choisir les première et deuxième tensions test Ut1p et Ut2q comme première et deuxième tension prédéterminée à détecter U1, U2 si l’erreur d’estimation est inférieure ou égale à un seuil fixé, notamment un seuil de 5%, avantageusement de 4%, avantageusement encore de 3%.
  15. 15. Dispositif selon l’une des revendications 13 et 14, caractérisé en ce qu’il comprend un module (31) de détection d’une phase de charge ou de décharge de la batterie (1) à régime constant ou à régime moyen faible inférieur à C/5, la détection de la première tension U1 à détecter et de la deuxième tension U2 à détecter étant déclenchée en cas de détection positive.
FR1654817A 2016-05-27 2016-05-27 Procede et dispositif d'evaluation d'un indicateur d'etat de sante d'une cellule d'une batterie lithium Expired - Fee Related FR3051981B1 (fr)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1654817A FR3051981B1 (fr) 2016-05-27 2016-05-27 Procede et dispositif d'evaluation d'un indicateur d'etat de sante d'une cellule d'une batterie lithium
EP17172398.4A EP3258282A1 (fr) 2016-05-27 2017-05-23 Procédé et dispositif d'évaluation d'un indicateur d'état de santé d'une cellule d'une batterie lithium

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1654817A FR3051981B1 (fr) 2016-05-27 2016-05-27 Procede et dispositif d'evaluation d'un indicateur d'etat de sante d'une cellule d'une batterie lithium

Publications (2)

Publication Number Publication Date
FR3051981A1 true FR3051981A1 (fr) 2017-12-01
FR3051981B1 FR3051981B1 (fr) 2022-12-09

Family

ID=56684054

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FR1654817A Expired - Fee Related FR3051981B1 (fr) 2016-05-27 2016-05-27 Procede et dispositif d'evaluation d'un indicateur d'etat de sante d'une cellule d'une batterie lithium

Country Status (2)

Country Link
EP (1) EP3258282A1 (fr)
FR (1) FR3051981B1 (fr)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019110720A1 (fr) * 2017-12-08 2019-06-13 Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives Procede de determination de l'etat de sante d'une batterie et dispositif mettant en œuvre ledit procede
CN109927584A (zh) * 2019-03-15 2019-06-25 恒大智慧充电科技有限公司 电动车电池管理方法、计算机设备及存储介质
FR3124321A1 (fr) * 2021-06-17 2022-12-23 Psa Automobiles Sa Systeme de bloc de batterie contrecarrant la dispersion thermique entre les modules, vehicule et une methode sur la base d’un tel systeme

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3090118B1 (fr) * 2018-12-12 2020-12-25 Commissariat Energie Atomique Procédé de détermination de l'état de santé des cellules d'une batterie
FR3090114B1 (fr) 2018-12-17 2020-12-25 Electricite De France Santé d’une batterie
CN112285572A (zh) * 2020-09-25 2021-01-29 浙江辉博电力设备制造有限公司 一种梯次电池检测系统
CN113671387B (zh) * 2021-01-19 2024-05-10 深圳逸驰新能源科技有限公司 锂电池电动车的电量估算方法及装置
CN113253137B (zh) * 2021-06-07 2021-09-24 蜂巢能源科技有限公司 确定电池包荷电状态的装置和方法
CN113533974A (zh) * 2021-06-28 2021-10-22 合肥国轩高科动力能源有限公司 一种快速判定电池故障的方法
CN113525117A (zh) * 2021-08-13 2021-10-22 泉州市贝瓦电子技术有限公司 一种智能反馈电池健康状态的系统和方法
CN113884930B (zh) * 2021-09-30 2024-11-15 国联汽车动力电池研究院有限责任公司 一种预测动力电池循环寿命及健康状态的方法
CN114660496B (zh) * 2022-02-23 2024-11-05 国网江苏省电力有限公司电力科学研究院 一种锂离子电池健康状态的估计方法及装置
CN116973789A (zh) * 2022-04-21 2023-10-31 宇通客车股份有限公司 一种电源系统健康状态计算方法及装置
CN116559703A (zh) * 2023-05-17 2023-08-08 上海玫克生储能科技有限公司 一种电芯的soh评估方法、装置、设备及存储介质
CN118073689B (zh) * 2023-12-28 2025-02-11 苏州华骞时代新能源科技有限公司 一种锂电池电池包管理系统
FR3162081B1 (fr) * 2024-05-07 2026-04-10 Safran Electrical & Power Procédé de surveillance d’un état de santé d’une cellule électrique de batterie

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100270974A1 (en) * 2009-04-22 2010-10-28 Denso Corporation Charging control device and electricity storage system
JP2012058028A (ja) * 2010-09-07 2012-03-22 Calsonic Kansei Corp 電池容量算出装置および電池容量算出方法
US20140300365A1 (en) * 2011-08-30 2014-10-09 Hilti Aktiengesellschaft Diagnosis method and diagnosis apparatus for determining a current capacity of a battery cell in a handheld machine tool
FR3007531A1 (fr) * 2013-06-25 2014-12-26 Commissariat Energie Atomique Procede d'evaluation de l'etat de charge d'une batterie
WO2015015083A1 (fr) * 2013-07-29 2015-02-05 Renault S.A.S Estimation de l'etat de vieillissement d'une batterie électrique
US20150046109A1 (en) * 2012-04-23 2015-02-12 Hitachi, Ltd. Battery system maintenance management system and method
WO2015086753A1 (fr) * 2013-12-12 2015-06-18 Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives Procede d'estimation de l'etat de sante d'une batterie
WO2015132544A1 (fr) * 2014-03-07 2015-09-11 Renault S.A.S Méthode d'estimation d'un état de charge d'une batterie comportant plusieurs cellules présentant une plage d'utilisation d'état de charge variable
EP2963432A1 (fr) * 2013-02-28 2016-01-06 Hitachi Automotive Systems, Ltd. Dispositif d'évaluation de l'étendue des dégâts dans une cellule secondaire

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100270974A1 (en) * 2009-04-22 2010-10-28 Denso Corporation Charging control device and electricity storage system
JP2012058028A (ja) * 2010-09-07 2012-03-22 Calsonic Kansei Corp 電池容量算出装置および電池容量算出方法
US20140300365A1 (en) * 2011-08-30 2014-10-09 Hilti Aktiengesellschaft Diagnosis method and diagnosis apparatus for determining a current capacity of a battery cell in a handheld machine tool
US20150046109A1 (en) * 2012-04-23 2015-02-12 Hitachi, Ltd. Battery system maintenance management system and method
EP2963432A1 (fr) * 2013-02-28 2016-01-06 Hitachi Automotive Systems, Ltd. Dispositif d'évaluation de l'étendue des dégâts dans une cellule secondaire
FR3007531A1 (fr) * 2013-06-25 2014-12-26 Commissariat Energie Atomique Procede d'evaluation de l'etat de charge d'une batterie
WO2015015083A1 (fr) * 2013-07-29 2015-02-05 Renault S.A.S Estimation de l'etat de vieillissement d'une batterie électrique
WO2015086753A1 (fr) * 2013-12-12 2015-06-18 Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives Procede d'estimation de l'etat de sante d'une batterie
WO2015132544A1 (fr) * 2014-03-07 2015-09-11 Renault S.A.S Méthode d'estimation d'un état de charge d'une batterie comportant plusieurs cellules présentant une plage d'utilisation d'état de charge variable

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019110720A1 (fr) * 2017-12-08 2019-06-13 Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives Procede de determination de l'etat de sante d'une batterie et dispositif mettant en œuvre ledit procede
FR3074918A1 (fr) * 2017-12-08 2019-06-14 Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives Procede de determination de l'etat de sante d'une batterie et dispositif mettant en œuvre ledit procede
CN109927584A (zh) * 2019-03-15 2019-06-25 恒大智慧充电科技有限公司 电动车电池管理方法、计算机设备及存储介质
FR3124321A1 (fr) * 2021-06-17 2022-12-23 Psa Automobiles Sa Systeme de bloc de batterie contrecarrant la dispersion thermique entre les modules, vehicule et une methode sur la base d’un tel systeme

Also Published As

Publication number Publication date
FR3051981B1 (fr) 2022-12-09
EP3258282A1 (fr) 2017-12-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
FR3051981A1 (fr) Procede et dispositif d&#39;evaluation d&#39;un indicateur d&#39;etat de sante d&#39;une cellule d&#39;une batterie lithium
EP2410346B1 (fr) Procédé de détermination d&#39;un paramètre d&#39;au moins un accumulateur d&#39;une batterie
EP2397863A1 (fr) Systeme de surveillance de l&#39;etat d&#39;une batterie
EP2944970B1 (fr) Procédé d&#39;estimation de l&#39;état de santé d&#39;une cellule de batterie
EP2362234B1 (fr) Procédé non intrusif de détermination de l&#39;impédance électrique d&#39;une batterie
EP3079940B1 (fr) Evaluation de la quantite d&#39;energie dans une batterie de vehicule automobile
FR3018360A1 (fr) Methode d&#39;estimation d&#39;un etat de charge d&#39;une batterie comportant plusieurs cellules presentant une plage d&#39;utilisation d&#39;etat de charge variable
EP3655788B1 (fr) Procede de detection d&#39;un defaut d&#39;autodecharge dans une cellule de batterie
FR2987703A1 (fr) Methode et systeme d&#39;estimation de l&#39;etat de charge d&#39;un element electrochimique au lithium comprenant une electrode positive de type phosphate lithie
WO2017050944A1 (fr) Procede et dispositif de determination d&#39;un indicateur d&#39;etat de sante d&#39;une batterie lithium
FR2965360A1 (fr) Procede de diagnostic in situ de batteries par spectroscopie d&#39;impedance electrochimique
EP3234622B1 (fr) Procede et systeme de charge et d&#39;equilibrage d&#39;un module et/ou d&#39;un pack batterie comportant des elements electrochimiques
EP3324197A1 (fr) Procédé de détermination de l&#39;état de santé d&#39;une cellule de batterie
EP3870985B1 (fr) Procede de determination de l&#39;etat de charge et de l&#39;etat de vieillissement d&#39;une batterie electrochimique en fonction d&#39;une cartographie de la tension a circuit ouvert
FR3041765A1 (fr) Procede d&#39;estimation d&#39;un indicateur d&#39;etat de sante d&#39;une batterie lithium et dispositif d&#39;estimation associe
EP3667345A1 (fr) Procédé de détermination de l&#39;état de santé des cellules d&#39;une batterie
FR3087393A1 (fr) Procede de determination de l’etat de vieillissement d’une batterie electrochimique
EP4396594B1 (fr) Procédé de surveillance d&#39;un niveau de charge d&#39;une batterie, et système de stockage associé
FR2965361A1 (fr) Procede d&#39;estimation de l&#39;etat de sante d&#39;une batterie d&#39;un vehicule et vehicule mettant en oeuvre un tel procede
WO2013060688A1 (fr) Procede et systeme de determination d&#39;etat de charge d&#39;une cellule elementaire et d&#39;une batterie
WO2021014072A1 (fr) Estimation du soc d&#39;un elément electrochimique
EP4390424B1 (fr) Procédé de détermination de l&#39;état de santé (soh) d&#39;une cellule de batterie li-ion
Dicke et al. Operation Mode Transitions in the Kinetic Battery Model
FR2934374A1 (fr) Procede de determination de la capacite maximale d&#39;une batterie d&#39;un vehicule automobile
WO2019106022A1 (fr) Procédé de surveillance et de gestion d&#39;un parc de batteries

Legal Events

Date Code Title Description
PLFP Fee payment

Year of fee payment: 2

PLSC Publication of the preliminary search report

Effective date: 20171201

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 3

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 4

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 5

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 6

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 7

ST Notification of lapse

Effective date: 20240105