FR3128790A1 - Surveillance des tensions des cellules d’une batterie cellulaire d’un véhicule - Google Patents
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Abstract
Un procédé surveille des tensions dans un véhicule comprenant une batterie cellulaire ayant un état de charge en cours et comportant N cellules de stockage d’énergie électrique, avec N > 1, et N capteurs déterminant respectivement N tensions aux bornes de ces N cellules. Ce procédé comprend une étape (10-50) dans laquelle on détermine parmi les N tensions déterminées une tension minimale et une tension maximale, et, lorsqu’une différence entre ces tensions minimale et maximale déterminées est supérieure à un premier seuil choisi, on limite la puissance maximale fournie ou reçue par la batterie cellulaire. Fig. 3
Description
Domaine technique de l’invention
L’invention concerne les véhicules comprenant au moins une batterie cellulaire, et plus précisément la surveillance au sein de tels véhicules des tensions des cellules de telles batteries.
Etat de la technique
Certains véhicules, éventuellement de type automobile, comprennent une batterie cellulaire, c’est-à-dire comprenant au moins deux cellules de stockage d’énergie électrique, éventuellement électrochimiques (par exemple de type lithium-ion (ou Li-ion) ou Ni-Mh ou Ni-Cd). On notera que ces batteries cellulaires sont généralement des batteries dites « principales » (ou de traction) chargées d’alimenter en courant électrique un réseau de bord de leur véhicule, via un convertisseur, et une machine motrice électrique du groupe motopropulseur (ou GMP) de leur véhicule. Mais ces batteries cellulaires pourraient aussi être des batteries dites « de servitude » de type très basse tension (typiquement entre 12 V et 48 V) et chargées d’alimenter en courant électrique un réseau de bord de leur véhicule en l’absence de batterie principale (et donc de machine motrice électrique) ou bien à la place ou en complément d’une batterie principale de leur véhicule.
Dans ce qui suit et ce qui précède, on entend par « réseau de bord » un réseau d’alimentation électrique auquel sont couplés des équipements (ou organes) électriques (ou électroniques) consommant de l’énergie électrique et étant « non prioritaire(s) » ou « sécuritaire(s) » (et donc prioritaire(s)).
Comme le sait l’homme de l’art, dans une batterie cellulaire l’une au moins des cellules peut parfois faire l’objet d’une surtension ou sous-tension lors d’une phase de recharge ou d’une phase de roulage (éventuellement avec un freinage récupératif). On entend ici par « cellule ayant une surtension » une cellule ayant une tension plus forte que la plupart des autres cellules identiques de sa batterie cellulaire, et donc ayant une forte probabilité de faire l’objet d’un vieillissement prématuré. Par ailleurs, on entend ici par « cellule ayant une sous-tension » une cellule ayant une tension plus faible que la plupart des autres cellules identiques de sa batterie cellulaire, et donc ayant une forte probabilité de faire l’objet d’une fuite d’électrolyte.
Ces surtensions et sous-tensions sont de nature à réduire la durée de vie des cellules de la batterie cellulaire, et peuvent provoquer, lorsque leur durée est relativement importante, des dégradations qui peuvent être à l’origine d’un incendie dans le véhicule et/ou d’une électrocution de passager(s).
Il a été proposé dans le document brevet US-A1 2020/0064411 de déterminer des informations représentatives d’un changement d’au moins un paramètre électrique de la batterie cellulaire annonciateur d’un endommagement ou dysfonctionnement potentiel. En présence d’un tel changement, on impose une décharge de la batterie cellulaire jusqu’à un état de charge sécuritaire. Cette décharge partielle permet certes de réduire l’état de charge global de la batterie cellulaire, mais elle ne garantit pas qu’une cellule posant problème fait partie de celles qui ont été déchargées et donc qu’elle sera moins sollicitée dans la phase de roulage en cours. En outre, cette solution de décharge ne concerne que les phases de roulage, et non pas les phases de recharge. Par ailleurs, lorsque le véhicule a un GMP de type tout électrique et que c’est sa batterie principale qui pose problème, cette solution réduit notablement l’autonomie kilométrique du véhicule et/ou peut contraindre à faire fonctionner certaines fonctions électriques dans un mode dégradé, voire empêcher le fonctionnement de certaines fonctions, ce qui peut s’avérer dangereux lorsqu’elles sont sécuritaires (et donc prioritaires). De même, lorsque le véhicule a un GMP de type purement thermique et que c’est sa batterie de servitude qui pose problème, cette solution peut contraindre à faire fonctionner certaines fonctions électriques dans un mode dégradé, voire empêcher le fonctionnement de certaines fonctions, ce qui peut s’avérer dangereux lorsqu’elles sont sécuritaires (et donc prioritaires).
L’invention a donc notamment pour but d’améliorer la situation.
Présentation de l’invention
Elle propose notamment à cet effet un procédé de surveillance destiné à être mis en œuvre dans un véhicule comprenant une batterie cellulaire ayant un état de charge en cours et comportant N cellules de stockage d’énergie électrique, avec N > 1, et N capteurs déterminant respectivement N tensions aux bornes des N cellules.
Ce procédé de surveillance se caractérise par le fait qu’il comprend une étape dans laquelle on détermine parmi les N tensions déterminées une tension minimale et une tension maximale, et, lorsqu’une différence entre ces tensions minimale et maximale déterminées est supérieure à un premier seuil choisi, on limite une puissance maximale fournie ou reçue par la batterie cellulaire.
Ainsi, en cas de problème de tension détecté au niveau d’une cellule, on continue de solliciter la batterie cellulaire mais de façon moindre et sans modifier son état de charge en cours, et donc on est sûr que l’on ne va pas aggraver la situation de la cellule posant problème.
Le procédé de surveillance selon l’invention peut comporter d’autres caractéristiques qui peuvent être prises séparément ou en combinaison, et notamment :
- dans son étape on peut choisir le premier seuil en fonction de l’état de charge en cours ;
- dans son étape on peut choisir le premier seuil en fonction d’un intervalle auquel appartient l’état de charge en cours, cet intervalle étant choisi parmi au moins deux intervalles prédéfinis ;
- dans son étape on peut limiter la puissance maximale fournie ou reçue lorsque la différence est supérieure au premier seuil pendant une durée qui est supérieure à un deuxième seuil. Par exemple, le deuxième seuil peut être compris entre 1 s et 5 s ;
- dans son étape soit on peut limiter la puissance maximale reçue à une première valeur choisie lorsque la batterie cellulaire est dans une phase de recharge, soit on peut limiter la puissance maximale fournie à une deuxième valeur lorsque le véhicule est dans une phase de roulage sans freinage récupératif, soit encore on peut limiter la puissance maximale reçue à une troisième valeur lorsque le véhicule est dans une phase de roulage avec freinage récupératif ;
- en présence de la dernière option, dans son étape on peut limiter la puissance maximale fournie en faisant décroitre dans un premier intervalle de temps la puissance maximale fournie jusqu’à la deuxième valeur lorsque le véhicule est dans une phase de roulage sans freinage récupératif, ou bien on peut limiter la puissance maximale reçue en faisant décroitre dans un second intervalle de temps la puissance maximale reçue jusqu’à la troisième valeur lorsque le véhicule est dans une phase de roulage avec freinage récupératif ;
- dans son étape, lorsque la différence est supérieure au premier seuil, on peut enregistrer dans au moins une mémoire du véhicule au moins un code défaut représentatif d’un problème de différence de tension détecté pendant une phase de recharge de la batterie cellulaire ou une phase de roulage et/ou on peut alerter un usager du véhicule d’un besoin de faire vérifier ce dernier dans un service après-vente.
L’invention propose également un produit programme d’ordinateur comprenant un jeu d’instructions qui, lorsqu’il est exécuté par des moyens de traitement, est propre à mettre en œuvre un procédé de surveillance du type de celui présenté ci-avant pour surveiller des tensions d’une batterie cellulaire équipant un véhicule et comportant N cellules de stockage d’énergie électrique, avec N > 1, et N capteurs déterminant respectivement N tensions aux bornes de ces N cellules.
L’invention propose également un dispositif de surveillance destiné à équiper un véhicule comprenant une batterie cellulaire ayant un état de charge en cours et comportant N cellules de stockage d’énergie électrique, avec N > 1, et N capteurs déterminant respectivement N tensions aux bornes de ces N cellules.
Ce dispositif de surveillance se caractérise par le fait qu’il comprend au moins un processeur et au moins une mémoire agencés pour effectuer les opérations consistant à déterminer parmi les N tensions déterminées une tension minimale et une tension maximale, et, lorsqu’une différence entre ces tensions minimale et maximale déterminées est supérieure à un premier seuil choisi, à requérir une limitation d’une puissance maximale fournie ou reçue par la batterie cellulaire.
L’invention propose également un véhicule, éventuellement de type automobile, et comprenant une batterie cellulaire ayant un état de charge en cours et comportant N cellules de stockage d’énergie électrique, avec N > 1, et N capteurs déterminant respectivement N tensions aux bornes de ces N cellules, et un dispositif de surveillance du type de celui présenté ci-avant.
Brève description des figures
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à l’examen de la description détaillée ci-après, et des dessins annexés, sur lesquels :
Claims (10)
- Procédé de surveillance pour un véhicule (V) comprenant une batterie cellulaire (BP) ayant un état de charge en cours et comportant N cellules (CE) de stockage d’énergie électrique, avec N > 1, et N capteurs déterminant respectivement N tensions aux bornes desdites N cellules (CE), caractérisé en ce qu’il comprend une étape (10-50) dans laquelle on détermine parmi lesdites N tensions déterminées une tension minimale et une tension maximale, et, lorsqu’une différence entre lesdites tensions minimale et maximale déterminées est supérieure à un premier seuil choisi, on limite une puissance maximale fournie ou reçue par ladite batterie cellulaire (BP).
- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que dans ladite étape (10-50) on choisit ledit premier seuil en fonction dudit état de charge en cours.
- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que dans ladite étape (10-50) on choisit ledit premier seuil en fonction d’un intervalle auquel appartient ledit état de charge en cours, cet intervalle étant choisi parmi au moins deux intervalles prédéfinis.
- Procédé selon l’une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que dans ladite étape (10-50) on limite ladite puissance maximale fournie ou reçue lorsque ladite différence est supérieure audit premier seuil pendant une durée supérieure à un deuxième seuil.
- Procédé selon l’une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que dans ladite étape (10-50) soit on limite ladite puissance maximale reçue à une première valeur choisie lorsque ladite batterie cellulaire (BP) est dans une phase de recharge, soit on limite ladite puissance maximale fournie à une deuxième valeur lorsque ledit véhicule (V) est dans une phase de roulage sans freinage récupératif, soit encore on limite ladite puissance maximale reçue à une troisième valeur lorsque ledit véhicule (V) est dans une phase de roulage avec freinage récupératif.
- Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que dans ladite étape (10-50) on limite ladite puissance maximale fournie en faisant décroitre dans un premier intervalle de temps ladite puissance maximale fournie jusqu’à ladite deuxième valeur lorsque ledit véhicule (V) est dans une phase de roulage sans freinage récupératif, ou on limite ladite puissance maximale reçue en faisant décroitre dans un second intervalle de temps ladite puissance maximale reçue jusqu’à ladite troisième valeur lorsque ledit véhicule (V) est dans une phase de roulage avec freinage récupératif.
- Procédé selon l’une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que dans ladite étape (10-50), lorsque ladite différence est supérieure audit premier seuil, on enregistre dans au moins une mémoire dudit véhicule (V) au moins un code défaut représentatif d’un problème de différence de tension détecté pendant une phase de recharge de ladite batterie cellulaire (BP) ou une phase de roulage et/ou on alerte un usager dudit véhicule (V) d’un besoin de faire vérifier ce dernier (V) dans un service après-vente.
- Produit programme d’ordinateur comprenant un jeu d’instructions qui, lorsqu’il est exécuté par des moyens de traitement, est propre à mettre en œuvre le procédé de surveillance selon l’une des revendications 1 à 7 pour surveiller des tensions d’une batterie cellulaire (BP) équipant un véhicule (V) et comportant N cellules (CE) de stockage d’énergie électrique, avec N > 1, et N capteurs déterminant respectivement N tensions aux bornes desdites N cellules (CE).
- Dispositif de surveillance (DS) pour un véhicule (V) comprenant une batterie cellulaire (BP) ayant un état de charge en cours et comportant N cellules (CE) de stockage d’énergie électrique, avec N > 1, et N capteurs déterminant respectivement N tensions aux bornes desdites N cellules (CE), caractérisé en ce qu’il comprend au moins un processeur (PR1) et au moins une mémoire (MD) agencés pour effectuer les opérations consistant à déterminer parmi lesdites N tensions déterminées une tension minimale et une tension maximale, et, lorsqu’une différence entre lesdites tensions minimale et maximale déterminées est supérieure à un premier seuil choisi, à requérir une limitation d’une puissance maximale fournie ou reçue par ladite batterie cellulaire (BP).
- Véhicule (V) comprenant une batterie cellulaire (BP) ayant un état de charge en cours et comportant N cellules (CE) de stockage d’énergie électrique, avec N > 1, et N capteurs déterminant respectivement N tensions aux bornes desdites N cellules (CE), caractérisé en ce qu’il comprend en outre un dispositif de surveillance (DS) selon la revendication 9.
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