FR3077791A1 - Procede de gestion d'une batterie de traction d'un vehicule electrique ou hybride - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un procédé de gestion d'une batterie de traction de véhicule électrique ou hybride, comportant une étape (E2) de sélection d'une place de stationnement disponible liée à une destination du véhicule, caractérisé en ce que ladite sélection est fonction d'une estimation d'ensoleillement sur ladite place de stationnement sur une période prédéterminée, et de l'impact dudit ensoleillement sur le vieillissement de ladite batterie.
Description
Procédé de gestion d’une batterie de traction d’un véhicule électrique ou hybride
La présente invention se rapporte de manière générale au domaine de l’automobile et concerne plus précisément un procédé de gestion d’une batterie de traction pour véhicule électrique ou hybride.
Il est à noter que dans cette demande, on appelle « batterie de traction » une batterie adaptée à alimenter un moteur électrique fournissant un couple apte à mettre en mouvement les roues d’un véhicule électrique ou hybride, par exemple une batterie Li-ion de tension nominale d’environ 400V (volts). Une batterie de traction est donc adaptée pour alimenter un moteur utilisé aussi bien en traction qu’en propulsion du véhicule.
Les batteries de traction des véhicules électriques ou hybrides subissent un vieillissement au cours de leur utilisation. Ce vieillissement se caractérise par une diminution de leur capacité et une augmentation de leur résistance interne, qui réduit leurs performances et leur puissance disponible. Le vieillissement est d’autant plus rapide lorsque les batteries sont exposées à de fortes températures. L’inventeur a constaté que le vieillissement des batteries de traction était plus important en période de stationnement qu’en période de roulage du véhicule, la batterie pouvant être refroidie pendant le roulage. Ainsi, il existe un besoin de limiter le vieillissement des batteries de traction des véhicules électriques ou hybrides, notamment lorsque ceux-ci sont stationnés sur une longue période dans des zones propices à réchauffement des batteries sous l’effet de l’ensoleillement, par exemple sur des parkings en extérieur.
Un des buts de l'invention est de remédier à au moins une partie des inconvénients de la technique antérieure en fournissant un procédé de gestion d’une batterie d’un véhicule électrique ou hybride, notamment d’un véhicule autonome mais pas uniquement, permettant, quand le choix est disponible, de le faire stationner sur un emplacement ombragé, ce qui permet de réduire son exposition au soleil au cours de la journée, donc l’échauffement indirect de la batterie par l’effet du rayonnement solaire sur le véhicule, ce qui permet in fine de prolonger la durée de vie de cette batterie.
A cette fin, l'invention propose un procédé de gestion d’une batterie de traction de véhicule électrique ou hybride, comportant une étape de sélection d’une place de stationnement disponible liée à une destination du véhicule, caractérisé en ce que ladite sélection est fonction d’une estimation d’ensoleillement sur ladite place de stationnement sur une période prédéterminée, et de l’impact dudit ensoleillement sur le vieillissement de ladite batterie de traction.
Grâce à l’invention, la durée de vie de la batterie de traction d’un véhicule électrique ou hybride en stationnement est prolongée.
Selon une caractéristique avantageuse du procédé selon l’invention, lors de ladite étape de sélection, ladite place de stationnement disponible est choisie parmi plusieurs places de stationnement disponibles comme étant celle correspondant à l’ensoleillement le moins important lorsque la température extérieure est supérieure à un premier seuil de température prédéterminé.
Cette caractéristique permet une mise en œuvre simple de l’invention, notamment en utilisant un modèle thermique simplifié de la batterie de traction, qui suppose que lorsque la température extérieure est supérieure à un premier seuil, par exemple 30 degrés Celsius, la batterie de traction ne peut que vieillir sous l’effet de l’élévation en température du véhicule due à son l’ensoleillement.
Selon une autre caractéristique avantageuse du procédé selon l’invention, lors de ladite étape de sélection, ladite place de stationnement disponible est choisie parmi plusieurs places de stationnement disponibles comme étant celle correspondant à l’ensoleillement le plus important lorsque la température extérieure est inférieure à un deuxième seuil de température prédéterminé, par exemple dix degrés Celsius.
Cette caractéristique permet de diriger le véhicule vers un emplacement qui soit exposé au soleil dans des conditions hivernales, pour favoriser le dégivrage, la fonte de la neige ou du givre qui seraient sur le véhicule, et faire augmenter la température de l’habitacle. L’énergie consommée pour le confort thermique est alors réduite, ce qui favorise l’autonomie du véhicule.
Avantageusement ladite estimation d’ensoleillement selon l’invention est fonction de la position du véhicule, de sa date d’arrivée et de départ sur ladite place de stationnement disponible, des prévisions météorologiques et de la course du soleil correspondants à ladite position, et d’obstacles situés à proximité de ladite place de stationnement disponible, ladite place de stationnement disponible étant choisie parmi plusieurs places de stationnement disponibles comme étant celle dont l’estimation d’ensoleillement minimise le vieillissement de ladite batterie de traction, ledit vieillissement étant estimé à partir d’un modèle thermique de ladite batterie de traction. Cette implémentation de l’invention permet une estimation précise de l’ensoleillement et de son impact sur le vieillissement de la batterie. De plus, cette implémentation ne nécessite pas l’ajout de capteurs spécifiques dans le véhicule.
L’invention concerne aussi un véhicule électrique ou hybride comportant une batterie de traction, des moyens de géolocalisation, des moyens de détection d’obstacle et des moyens de détection de places de stationnement disponibles liées à une destination dudit véhicule, caractérisé en ce qu’il comporte des moyens de sélection d’une place de stationnement disponible parmi les places de stationnement disponibles détectées par lesdits moyens de détection, en fonction d’une estimation d’ensoleillement sur ladite place de stationnement disponible sur une période prédéterminée, et de l’impact dudit ensoleillement sur le vieillissement de ladite batterie de traction.
Avantageusement, ledit véhicule comporte des moyens d’envoi à un serveur distant d’une requête d’estimation d’ensoleillement correspondant à la ladite destination, et des moyens de réception d’une estimation d’ensoleillement correspondant à ladite destination, envoyée par ledit serveur distant.
Le véhicule électrique ou hybride selon l’invention présente des avantages analogues à ceux du procédé de gestion selon l’invention.
L'invention concerne encore un programme d'ordinateur comportant des instructions pour mettre en œuvre le procédé de gestion selon l’invention, lorsqu’il est exécuté sur un ou plusieurs processeurs.
D'autres caractéristiques et avantages apparaîtront à la lecture d’un mode de réalisation préféré décrit en référence aux figures dans lesquelles :
- la figure 1 représente des étapes du procédé de gestion selon l'invention, dans ce mode de réalisation préféré de réalisation de l’invention,
- la figure 2 est une représentation plus détaillée d’une étape de sélection du procédé de gestion selon l’invention, dans ce mode de réalisation préféré de réalisation de l’invention,
- et la figure 3 représente un véhicule selon l’invention, en communication avec un serveur distant pour la mise en œuvre de l’étape de sélection, dans ce mode de réalisation préféré de réalisation de l’invention.
Selon un mode de réalisation préféré de l'invention représenté à la figure 1, le procédé de gestion est représenté sous la forme d’un algorithme comportant les étapes E1 à E3. Il est mis en œuvre de manière logicielle dans un calculateur ECU d’un véhicule V électrique ou hybride. On suppose dans cette demande de brevet que le véhicule V est autonome, les étapes E1 à E3 pouvant s’effectuer automatiquement sans l’aide d’un conducteur.
L’étape E1 est la détection de places de stationnement disponibles dans une zone de destination du véhicule V. Cette détection automatique utilise par exemple des moyens de détection d’obstacles, tels qu’une caméra CAM ou des radars RAD disposés par exemple sur la face avant et sur les faces latérales du véhicule V. Avantageusement les données fournies par ces moyens de détection d’obstacle sont traitées par des moyens de détection de places de stationnement disponibles, tels que décrits par exemple dans le document EP2327608. Ces moyens de détection nécessitent que le véhicule V parcoure un ensemble de voies de passage dans sa zone de destination, par exemple qu’il parcoure l’ensemble des allées d’un parc de stationnement compris dans cette zone de destination. Les obstacles détectés pendant ce parcours sont mémorisés par le véhicule V qui établit une carte comportant la localisation de chacun de ces obstacles dans la zone de destination ainsi que leurs dimensions (hauteur, largeur, profondeur). En fonction de leurs hauteurs et positions par rapport au véhicule, ces obstacles définissent en effet des masques solaires. Seuls les obstacles susceptibles de constituer des masques solaires pour le véhicule sont par exemple mémorisés dans cette étape E1. Alternativement, la détection de places de stationnement disponibles dans cette étape E1 utilise une application ou un service connecté fournissant en temps réel des emplacements de stationnement disponibles. La détection des obstacles sur la zone de destination est faite, dans cette alternative, soit en interrogeant un service connecté, soit en utilisant les caméras et radars du véhicule.
L’étape E2, détaillée sur la figure 2, est la sélection d’une place de stationnement disponible parmi celles détectées à l’étape E1, en fonction d’une estimation de l’ensoleillement, ou de l’échauffement par l’effet d’ensoleillement, sur chacune de ces places de stationnement sur la période de stationnement prévue pour le véhicule V, et en fonction de l’impact de cet ensoleillement estimé sur le vieillissement de la batterie de traction BATT du véhicule V.
L’estimation de l’ensoleillement sur une place de stationnement disponible est calculée en fonction du temps environ toutes les minutes à partir de données fournies par un serveur distant SD, représenté sur la figure 3. Pour cela le véhicule V, équipé d’un module de télécommunications TCU, par exemple une carte de communication radio 2G ou 3G, envoie au serveur SD un message REQ de requête d’estimation d’ensoleillement, comportant :
- la position GPS (d’après l’anglais « Global Positioning System ») du véhicule V, cette position GPS étant fournie au calculateur ECU par un module GPS de positionnement,
- l’image du masque solaire constitué par les obstacles détectés/mémorisés à l’étape E1, susceptibles de faire de l’ombre au véhicule, tels des arbres,
- les dates et heures de début et de fin de stationnement prévus pour le véhicule V dans sa zone de destination.
Le serveur distant SD comporte des outils de simulation de la course du soleil pendant les journées sur l’année, et d’ensoleillement correspondant en fonction des masques d’obstacles fournis par un logiciel client. Ce serveur utilise par exemple un outil de calcul d’ensoleillement similaire à celui proposé par « Sunearthtools.com® ».
A la réception de la requête REQ, le serveur SD envoie une réponse REP au véhicule V, comportant une estimation de l’irradiation apportée par l’ensoleillement sur la zone de destination du véhicule V en fonction du temps sur sa période de stationnement, en W/m2 (Watt par mètre carré). Cette estimation tient compte des obstacles détectés par le véhicule et varie donc sur la zone de destination en fonction de la position de ces obstacles. De plus, cette estimation tient compte des données météorologiques connues (température et couverture nuageuse) du serveur SD sur la période de stationnement du véhicule V.
A la réception de la réponse REP, le véhicule V détermine la place de stationnement disponible parmi celles détectées à l’étape E1 qui minimise le vieillissement de la batterie de traction BATT sur sa période de stationnement. Pour cela, le véhicule V utilise :
- Un modèle thermique de l'habitacle du véhicule qui détermine la température de l'habitacle (Thab) en fonction de l'irradiation (W/m2) reçue sur la surface du véhicule par l'ensoleillement,
- Un modèle thermique de la batterie BATT qui estime la température de la batterie (Tbatt) au contact de l'air de l'habitacle lorsque celui-ci est à la température d’habitacle ainsi déterminée (Thab),
- Un modèle de durabilité qui évalue la vitesse de perte de capacité de la batterie BATT en fonction de la température (Tbatt) ainsi estimée de la batterie BATT, et de l’état de charge (SOC) de la batterie BATT,
- Un calcul du vieillissement de la batterie BATT par intégration de la vitesse de perte de capacité ainsi évaluée en fonction du temps au cours de la durée du stationnement prévue.
On en déduit qu’au-dessus d’un premier seuil de température extérieure (cette température extérieure T° étant prise par exemple comme la moyenne des températures prévues sur la période de stationnement, ou la température extérieure relevée par le véhicule V à l’aide d’un capteur de température, et étant comparée à ce premier seuil), le vieillissement de la batterie de traction BATT ne peut qu’augmenter avec l’ensoleillement du véhicule V sur la période de stationnement.
De même en dessous d’un deuxième seuil de température extérieure (cette température extérieure T° étant prise par exemple comme la moyenne des températures prévues sur la période de stationnement, ou la température extérieure relevée par le véhicule V à l’aide d’un capteur de température, et étant comparée à ce deuxième seuil), le vieillissement de la batterie de traction BATT est négligeable au regard du bénéfice d’économie d’énergie réalisée par l’ensoleillement du véhicule V sur la période de stationnement.
Au-dessus du premier seuil de température extérieure, de préférence fixé à 30 °C, mais pouvant appartenir à la plage de température [20°C, 45°C], le véhicule sélectionne donc à l’étape E2, la place de stationnement disponible détectée à l’étape E1 présentant le moins d’ensoleillement sur la période de stationnement prévue pour le véhicule V dans sa zone de destination.
En revanche au-dessous du deuxième seuil de température extérieure, de préférence fixé à 10 °C, mais pouvant appartenir à la plage de température [-20°C, 15°C], le véhicule sélectionne à l’étape E2, la place de stationnement disponible détectée à l’étape E1 présentant le plus d’ensoleillement sur la période de stationnement prévue pour le véhicule V dans sa zone de destination.
Enfin dans une étape E3, le véhicule V autonome se gare sur la place de stationnement disponible sélectionnée à l’étape E2, minimisant ainsi le vieillissement de la batterie BATT et/ou le besoin en énergie pour le chauffage de l’habitable, favorisant ainsi l’autonomie en roulage.
Il est à noter que bien que dans ce mode de réalisation, le procédé de gestion selon l’invention est utilisé par un véhicule autonome, il est également utilisable par un véhicule avec conducteur, celui-ci étant alors incité à se garer sur la place de stationnement sélectionnée à l’étape E2. De même certaines 10 étapes du procédé de gestion selon l’invention sont implémentables différemment. Notamment en variante le véhicule V communique avec un serveur distant à l’étape E2 uniquement pour recevoir des données météorologiques, l’estimation d’ensoleillement étant effectué dans cette variante par le véhicule V lui-même, qui possède alors en mémoire les données 15 lui permettant de calculer la course du soleil à une position donnée pendant la journée.
Claims (7)
1. Procédé de gestion d’une batterie de traction (BATT) de véhicule (V) électrique ou hybride, comportant une étape (E2) de sélection d’une place de stationnement disponible liée à une destination du véhicule (V), caractérisé en ce que ladite sélection est fonction d’une estimation d’ensoleillement sur ladite place de stationnement sur une période prédéterminée, et de l’impact dudit ensoleillement sur le vieillissement de ladite batterie de traction (BATT).
2. Procédé de gestion selon la revendication 1, caractérisé en ce que lors de ladite étape (E2) de sélection, ladite place de stationnement disponible est choisie parmi plusieurs places de stationnement disponibles comme étant celle correspondant à l’ensoleillement le moins important lorsque la température extérieure (T°) est supérieure à un premier seuil de température prédéterminé.
3. Procédé de gestion selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que lors de ladite étape (E2) de sélection, ladite place de stationnement disponible est choisie parmi plusieurs places de stationnement disponibles comme étant celle correspondant à l’ensoleillement le plus important lorsque la température extérieure (T°) est inférieure à un deuxième seuil de température prédéterminé.
4. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ladite estimation d’ensoleillement est fonction de la position du véhicule (V), de sa date d’arrivée et de départ sur ladite place de stationnement disponible, des prévisions météorologiques et de la course du soleil correspondants à ladite position, et d’obstacles situés à proximité de ladite place de stationnement disponible, ladite place de stationnement disponible étant choisie parmi plusieurs places de stationnement disponibles comme étant celle dont l’estimation d’ensoleillement minimise le vieillissement de ladite batterie de traction (BATT), ledit vieillissement étant estimé à partir d’un modèle thermique de ladite batterie de traction (BATT).
5. Véhicule (V) électrique ou hybride comportant une batterie de traction (BATT), des moyens de géolocalisation (GPS), des moyens de détection d’obstacle (CAM, RAD) et des moyens de détection de places de stationnement disponibles liées à une destination dudit véhicule (V), caractérisé en ce qu’il comporte des moyens de sélection d’un place de stationnement disponible parmi les places de stationnement disponibles détectées par lesdits moyens de détection, en fonction d’une estimation d’ensoleillement sur ladite place de stationnement disponible sur une période prédéterminée, et de l’impact dudit ensoleillement sur le vieillissement de ladite batterie de traction (BATT).
6. Véhicule (V) électrique ou hybride selon la revendication 5, caractérisé en ce qu’il comporte des moyens (TCU) d’envoi à un serveur distant (SD) d’une requête (REQ) d’estimation d’ensoleillement correspondant à ladite destination, et des moyens de réception d’une estimation d’ensoleillement correspondant à ladite destination, envoyée par ledit serveur distant (SD).
7. Programme d’ordinateur comportant des instructions pour mettre en œuvre le procédé de gestion selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, lorsqu’il est exécuté sur un ou plusieurs processeurs.
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