FR3132595A1

FR3132595A1 - Load balancing in an electric battery

Info

Publication number: FR3132595A1
Application number: FR2201038A
Authority: FR
Inventors: Alexandre Chureau
Original assignee: ENERSTONE
Current assignee: ENERSTONE
Priority date: 2022-02-07
Filing date: 2022-02-07
Publication date: 2023-08-11
Anticipated expiration: 2042-02-07
Also published as: WO2023148227A1; FR3132595B1

Abstract

Equilibrage de charge dans une batterie électrique La présente description concerne un système (400) comprenant une batterie électrique (401) de N cellules élémentaires en série (C1, C2, C3, C4), et Z modules de transfert d'énergie (M1, M2) ayant chacun des premier et deuxième noeuds (A, B) reliés par K+1 cellules correspondantes en série, et un troisième noeud (D) relié au premier noeud (A) par une seule des K+1 cellules. Chaque module (M1, M2) a son troisième noeud (D) non commun avec celui de chaque autre module. K est un entier supérieur ou égal à 2 identique pour tous les modules (M1, M2). Une cellule (C1) est connectée entre les premier (A) et troisième noeuds (D) d'un (M1) des modules, et à une autre cellule (C2) connectée entre les premier (A) et troisième (D) noeuds d'un autre (M2) des modules, le troisième noeud (D) dudit un (M1) des modules étant connecté au premier noeud (A) dudit un autre (M2) des modules. Figure pour l'abrégé : Fig. 4Load balancing in an electric battery The present description relates to a system (400) comprising an electric battery (401) of N elementary cells in series (C1, C2, C3, C4), and Z energy transfer modules (M1, M2) each having first and second nodes (A, B) connected by K+1 corresponding cells in series, and a third node (D) connected to the first node (A) by only one of the K+1 cells. Each module (M1, M2) has its third node (D) not common with that of each other module. K is an integer greater than or equal to 2 identical for all modules (M1, M2). A cell (C1) is connected between the first (A) and third (D) nodes of one (M1) of the modules, and to another cell (C2) connected between the first (A) and third (D) nodes of another (M2) of the modules, the third node (D) of said one (M1) of the modules being connected to the first node (A) of said another (M2) of the modules. Figure for the abstract: Fig. 4

Description

Load balancing in an electric battery

La présente description concerne de façon générale les circuits électroniques, et, plus particulièrement, un système comprenant une batterie électrique et des modules de transfert d'énergie pour équilibrer des niveaux de charge de cellules élémentaires de la batterie.The present description generally relates to electronic circuits, and, more particularly, to a system comprising an electric battery and energy transfer modules for balancing charge levels of elementary cells of the battery.

Une batterie électrique comprend habituellement un groupement de plusieurs cellules élémentaires (accumulateurs, etc.) reliées en série entre deux noeuds ou bornes de fourniture d'une tension continue. Pour maximiser les performances de la batterie et augmenter sa durée de vie, on peut connecter aux noeuds intermédiaires de l'association en série des cellules de la batterie, des modules de transfert d'énergie afin d'équilibrer les niveaux de charge des cellules. Ces modules de transfert d'énergie appartiennent alors à un circuit d'équilibrage de la batterie. Diverses configurations de circuits d'équilibrage d'une batterie et de connexion de ces circuits d'équilibrage aux cellules de la batterie ont été proposées. Ces configurations présentent toutefois leurs inconvénients propres.An electric battery usually comprises a group of several elementary cells (accumulators, etc.) connected in series between two nodes or terminals supplying a direct voltage. To maximize the performance of the battery and increase its lifespan, energy transfer modules can be connected to the intermediate nodes of the series association of battery cells in order to balance the charge levels of the cells. These energy transfer modules then belong to a battery balancing circuit. Various configurations of circuits for balancing a battery and connecting these balancing circuits to the cells of the battery have been proposed. However, these configurations have their own drawbacks.

Il existe un besoin d'un système qui pallie tout ou partie des inconvénients des systèmes connus comprenant une batterie et des modules de transfert d'énergie connectés aux cellules élémentaires de la batterie.There is a need for a system which overcomes all or part of the drawbacks of known systems comprising a battery and energy transfer modules connected to the elementary cells of the battery.

Un mode de réalisation pallie tout ou partie des inconvénients des systèmes connus comprenant une batterie et des modules de transfert d'énergie connectés aux cellules élémentaires de la batterie.One embodiment overcomes all or part of the drawbacks of known systems comprising a battery and energy transfer modules connected to the elementary cells of the battery.

Un mode de réalisation prévoit un système comprenant :
une batterie électrique comportant une association de N cellules élémentaires en série ; et
Z premiers modules de transfert d'énergie, chaque premier module ayant un premier noeud et un deuxième noeud reliés par un ensemble correspondant de K+1 cellules élémentaires en série, et un troisième noeud relié au premier noeud par une seule des K+1 cellules élémentaires dudit ensemble correspondant. Chaque premier module a son troisième noeud non commun avec le troisième noeud de chaque autre premier module. K est un entier supérieur ou égal à 2 identique pour tous les premiers modules. Z est un entier supérieur ou égal à 2. N est un entier supérieur ou égal à K+2. Une cellule élémentaire est connectée entre les premier et troisième noeuds d'un des premiers modules, et à une autre cellule élémentaire connectée entre les premier et troisième noeuds d'un autre des premiers modules, le troisième noeud dudit un des premiers modules étant connecté au premier noeud dudit un autre des premiers modules.One embodiment provides a system comprising:
an electric battery comprising an association of N elementary cells in series; And
Z first energy transfer modules, each first module having a first node and a second node connected by a corresponding set of K+1 elementary cells in series, and a third node connected to the first node by only one of the K+1 cells elementary elements of said corresponding set. Each first module has its third node not common with the third node of each other first module. K is an integer greater than or equal to 2 identical for all the first modules. Z is an integer greater than or equal to 2. N is an integer greater than or equal to K+2. An elementary cell is connected between the first and third nodes of one of the first modules, and to another elementary cell connected between the first and third nodes of another of the first modules, the third node of said one of the first modules being connected to the first node of said another of the first modules.

Selon un mode de réalisation, Z est égal à N-2 et N est pair. En outre, une connexion d'une première moitié des N-2 premiers modules à ((N-2)/2)+K cellules élémentaires en série à partir d'une première extrémité de l'association des N cellules élémentaires en série et une connexion d'une deuxième moitié des N-2 premiers modules à ((N-2)/2)+K cellules élémentaires en série à partir d'une deuxième extrémité de l'association des N cellules élémentaires en série sont symétriques l'une de l'autre par rapport à un point milieu de l'association des N cellules élémentaires en série.According to one embodiment, Z is equal to N-2 and N is even. In addition, a connection of a first half of the N-2 first modules to ((N-2)/2)+K elementary cells in series from a first end of the association of the N elementary cells in series and a connection of a second half of the N-2 first modules to ((N-2)/2)+K elementary cells in series from a second end of the association of the N elementary cells in series are symmetrical one from the other relative to a midpoint of the association of N elementary cells in series.

Selon un mode de réalisation, le système comprend un deuxième module de transfert d'énergie ayant un premier noeud et un deuxième noeud reliés par un ensemble correspondant de H cellules élémentaires en série, et un troisième noeud relié audit point milieu de l'association des N cellules élémentaires en série, un point milieu dudit ensemble correspondant de H cellules élémentaires étant le point milieu de l'association des N cellules élémentaires en série. Le deuxième module a son troisième noeud non commun avec le troisième noeud de chaque premier module. H est strictement inférieur à N.According to one embodiment, the system comprises a second energy transfer module having a first node and a second node connected by a corresponding set of H elementary cells in series, and a third node connected to said midpoint of the association of N elementary cells in series, a midpoint of said corresponding set of H elementary cells being the midpoint of the association of N elementary cells in series. The second module has its third node not common with the third node of each first module. H is strictly less than N.

Selon un mode de réalisation, K est impair et H est égal à K+1.According to one embodiment, K is odd and H is equal to K+1.

Selon un mode de réalisation, Z est égal à N-1 et N est impair. En outre, une connexion d'une première moitié des N-1 premiers modules à ((N-1)/2)+K cellules élémentaires en série à partir d'une première extrémité de l'association des N cellules élémentaires en série et une connexion d'une deuxième moitié des N-1 premiers modules à ((N-1)/2)+K cellules élémentaires en série à partir d'une deuxième extrémité de l'association des N cellules élémentaires en série sont symétriques l'une de l'autre par rapport à une cellule élémentaire centrale de l'association des N cellules élémentaires en série.According to one embodiment, Z is equal to N-1 and N is odd. In addition, a connection of a first half of the first N-1 modules to ((N-1)/2)+K elementary cells in series from a first end of the association of the N elementary cells in series and a connection of a second half of the N-1 first modules to ((N-1)/2)+K elementary cells in series from a second end of the association of the N elementary cells in series are symmetrical one from the other in relation to a central elementary cell of the association of N elementary cells in series.

Selon un mode de réalisation, Z est inférieur ou égal à N-1.According to one embodiment, Z is less than or equal to N-1.

Selon un mode de réalisation, Z est égal à N-1.According to one embodiment, Z is equal to N-1.

Selon un mode de réalisation, Z est égal à N-K et le système comprend en outre K-1 deuxièmes modules de transfert d'énergie. Chaque deuxième module a un premier noeud et un deuxième noeud reliés par un ensemble correspondant de P cellules élémentaires en série, et un troisième noeud relié au premier noeud par une seule des P cellules élémentaires dudit ensemble correspondant. P est un entier inférieur ou égal à K, P est supérieur ou égal à 2, et P a une valeur différente pour chacun des deuxièmes modules. Chaque deuxième module a son troisième noeud non commun avec le troisième noeud de chaque premier module et de chaque autre deuxième module.According to one embodiment, Z is equal to N-K and the system further comprises K-1 second energy transfer modules. Each second module has a first node and a second node connected by a corresponding set of P elementary cells in series, and a third node connected to the first node by only one of the P elementary cells of said corresponding set. P is an integer less than or equal to K, P is greater than or equal to 2, and P has a different value for each of the second modules. Each second module has its third node not common with the third node of each first module and each other second module.

Selon un mode de réalisation, le système comprend exactement N-1 modules de transfert d'énergie en tout.According to one embodiment, the system includes exactly N-1 energy transfer modules in total.

Selon un mode de réalisation, aucun des premiers modules n'a ses premier et deuxième noeuds communs avec les premier et deuxième noeuds respectifs de chacun des autres premiers modules.According to one embodiment, none of the first modules has its first and second nodes in common with the respective first and second nodes of each of the other first modules.

Selon un mode de réalisation, chaque module de transfert d'énergie est adapté à transférer de l'énergie électrique de la ou les cellules reliant ses premier et troisième noeuds vers la ou les cellules reliant ses troisième et deuxième noeuds, et inversement.According to one embodiment, each energy transfer module is adapted to transfer electrical energy from the cell(s) connecting its first and third nodes to the cell(s) connecting its third and second nodes, and vice versa.

Ces caractéristiques et avantages, ainsi que d'autres, seront exposés en détail dans la description suivante de modes de réalisation particuliers faite à titre non limitatif en relation avec les figures jointes parmi lesquelles :These characteristics and advantages, as well as others, will be explained in detail in the following description of particular embodiments given on a non-limiting basis in relation to the attached figures, among which:

la illustre un exemple d'un mode de réalisation d'un système comprenant une batterie électrique et un circuit d'équilibrage ;there illustrates an example of an embodiment of a system comprising an electric battery and a balancing circuit;

la illustre un exemple d'un autre mode de réalisation d'un système comprenant une batterie électrique et un circuit d'équilibrage ;there illustrates an example of another embodiment of a system comprising an electric battery and a balancing circuit;

la illustre un exemple d'encore un autre mode de réalisation d'un système comprenant une batterie électrique et un circuit d'équilibrage ; etthere illustrates an example of yet another embodiment of a system comprising an electric battery and a balancing circuit; And

la illustre un exemple d'encore un autre mode de réalisation d'un système comprenant une batterie électrique et un circuit d'équilibrage.there illustrates an example of yet another embodiment of a system comprising an electric battery and a balancing circuit.

De mêmes éléments ont été désignés par de mêmes références dans les différentes figures. En particulier, les éléments structurels et/ou fonctionnels communs aux différents modes de réalisation peuvent présenter les mêmes références et peuvent disposer de propriétés structurelles, dimensionnelles et matérielles identiques.The same elements have been designated by the same references in the different figures. In particular, the structural and/or functional elements common to the different embodiments may have the same references and may have identical structural, dimensional and material properties.

Dans la description qui suit, lorsque l'on fait référence à des qualificatifs de position absolue, tels que les termes "avant", "arrière", "haut", "bas", "gauche", "droite", etc., ou relative, tels que les termes "dessus", "dessous", "supérieur", "inférieur", etc., ou à des qualificatifs d'orientation, tels que les termes "horizontal", "vertical", etc., il est fait référence sauf précision contraire à l'orientation des figures.In the following description, when referring to absolute position qualifiers, such as "front", "back", "up", "down", "left", "right", etc., or relative, such as the terms "above", "below", "superior", "lower", etc., or to qualifiers of orientation, such as the terms "horizontal", "vertical", etc., it is referred to unless otherwise specified in the orientation of the figures.

Sauf précision contraire, les expressions "environ", "approximativement", "sensiblement", et "de l'ordre de" signifient à 10 % près, de préférence à 5 % près.Unless otherwise specified, the expressions "approximately", "approximately", "substantially", and "of the order of" mean to the nearest 10%, preferably to the nearest 5%.

Sauf précision contraire, lorsque l'on fait référence à deux éléments connectés entre eux, cela signifie directement connectés sans éléments intermédiaires autres que des conducteurs, et lorsque l'on fait référence à deux éléments reliés (en anglais "coupled") entre eux, cela signifie que ces deux éléments peuvent être connectés ou être reliés par l'intermédiaire d'un ou plusieurs autres éléments.Unless otherwise specified, when we refer to two elements connected to each other, this means directly connected without intermediate elements other than conductors, and when we refer to two elements connected (in English "coupled") to each other, this means that these two elements can be connected or be linked through one or more other elements.

Par souci de clarté, seuls les étapes et éléments utiles à la compréhension des modes de réalisation décrits ont été représentés et sont détaillés. En particulier, les algorithmes connus d'équilibrage d'une batterie, à partir desquels des modules de transfert d'énergie peuvent être commandés pour équilibrer les niveaux de charge des cellules de la batterie, n'ont pas été détaillés, les modes de réalisation décrits étant compatibles avec ces algorithmes connus. Par ailleurs, les mises en œuvre connues de modules de transfert d'énergie et de leurs circuits de commande n'ont pas été détaillées, les modes de réalisation décrits étant compatibles avec ces mises en œuvre connues.For the sake of clarity, only the steps and elements useful for understanding the embodiments described have been represented and are detailed. In particular, the known algorithms for balancing a battery, from which energy transfer modules can be controlled to balance the charge levels of the battery cells, have not been detailed, the embodiments described being compatible with these known algorithms. Furthermore, the known implementations of energy transfer modules and their control circuits have not been detailed, the embodiments described being compatible with these known implementations.

Dans la suite de la description, on considère des modules de transfert d'énergie ayant chacun des premier, deuxième et troisième noeuds, et étant adaptés chacun à transférer de l'énergie électrique de la ou les cellules reliant les premier et troisième noeuds du module vers la ou les cellules reliant les troisième et deuxième noeuds du module.In the remainder of the description, we consider energy transfer modules each having first, second and third nodes, and each being adapted to transfer electrical energy from the cell or cells connecting the first and third nodes of the module towards the cell(s) connecting the third and second nodes of the module.

A titre d'exemple, de tels modules comprennent chacun :
- un interrupteur, par exemple un transistor MOS (Métal Oxyde Semiconducteur), dont une borne de conduction est reliée, par exemple connectée, au premier noeud du module et dont une autre borne de conduction est reliée, par exemple connectée, à un noeud interne du module,
- un interrupteur, par exemple un transistor MOS, dont une borne de conduction est reliée, par exemple connectée, au deuxième noeud du module et dont une autre borne de conduction est reliée, par exemple connectée, au noeud interne du module, et
- un élément inductif dont une borne est reliée, par exemple connectée, au noeud interne du module, et dont une autre borne est reliée, par exemple connectée, au troisième noeud du module. Des exemples de modules de ce type sont, par exemple, illustrés par les figures 3, 6A, 6B et 6C du brevet EP 29440008 ou du brevet US 9847655, le contenu de ces deux brevets étant incorporé à la présente demande dans les limites prévues par la loi, et les modes de réalisation décrits étant compatibles avec ces exemples de modules.By way of example, such modules each include:
- a switch, for example a MOS (Metal Oxide Semiconductor) transistor, of which one conduction terminal is connected, for example connected, to the first node of the module and of which another conduction terminal is connected, for example connected, to an internal node of the module,
- a switch, for example a MOS transistor, of which one conduction terminal is connected, for example connected, to the second node of the module and of which another conduction terminal is connected, for example connected, to the internal node of the module, and
- an inductive element of which one terminal is connected, for example connected, to the internal node of the module, and another terminal of which is connected, for example connected, to the third node of the module. Examples of modules of this type are, for example, illustrated by Figures 3, 6A, 6B and 6C of patent EP 29440008 or patent US 9847655, the content of these two patents being incorporated into the present application within the limits provided by the law, and the embodiments described being compatible with these examples of modules.

A titre d'exemple, chaque module du type décrit ci-dessus peut en outre comprendre un circuit de contrôle de ses interrupteurs. La commande des interrupteurs du module par son circuit de contrôle peut être active ou passive. Un exemple d'un circuit de contrôle d'un module est décrit en relation avec la des deux brevets susmentionnés.By way of example, each module of the type described above can also include a circuit for controlling its switches. The control of the module's switches by its control circuit can be active or passive. An example of a module control circuit is described in relation to the of the two aforementioned patents.

On connait des systèmes dans lesquels chaque module a son premier noeud connecté à une première borne de la batterie, son deuxième noeud connecté à une deuxième borne de la batterie, et son troisième noeud connecté à un noeud intermédiaire de l'association des cellules élémentaires en série de la batterie. Toutefois, chaque module voit alors toute la tension continue disponible entre les bornes de la batterie, ce qui n'est pas souhaitable. Un exemple d'un tel système est par exemple décrit en relation avec la des deux brevets susmentionnés.Systems are known in which each module has its first node connected to a first terminal of the battery, its second node connected to a second terminal of the battery, and its third node connected to an intermediate node of the association of elementary cells in battery series. However, each module then sees all the DC voltage available between the battery terminals, which is not desirable. An example of such a system is for example described in relation to the of the two aforementioned patents.

On connait en outre des systèmes dans lesquels chaque module a ses premier et deuxième noeuds reliés par exactement deux cellules élémentaires de la batterie, et son troisième noeud connecté au point milieu de ces deux cellules élémentaires. Ces systèmes sont très efficaces pour transférer de l'énergie entre deux cellules voisines, mais ne sont plus assez efficaces lorsque de l'énergie doit être transférée entre deux cellules éloignées, notamment en raison des pertes d'énergie dans les modules sollicités pour le transfert. Un exemple d'un tel système est par exemple décrit en relation avec la des deux brevets susmentionnés.We also know systems in which each module has its first and second nodes connected by exactly two elementary cells of the battery, and its third node connected to the midpoint of these two elementary cells. These systems are very efficient for transferring energy between two neighboring cells, but are no longer efficient enough when energy must be transferred between two distant cells, in particular due to energy losses in the modules used for the transfer. . An example of such a system is for example described in relation to the of the two aforementioned patents.

On connait aussi des systèmes dans lesquels, à l'exception de certains modules de transfert d'énergie connectés aux bornes de la batterie, chaque module a ses premier et deuxième noeud reliés par un nombre pair et strictement supérieur à deux de cellules élémentaires, et son troisième noeud connecté au point milieu de ces cellules. Dit autrement, sauf pour des modules connectés aux bornes de la batterie, chaque module a ses premier et troisième noeuds reliés par X cellules, avec X entier supérieur ou égal à 2, ses troisième et deuxième noeuds reliés par X cellules, et ses premier et deuxième noeuds reliés par 2*X cellules. Des exemples de tels systèmes sont, par exemple, décrits en relation avec les figures 3 et 5 des brevets susmentionnés. Ces systèmes offrent un bon compromis entre l'efficacité d'équilibrage entre cellules voisines et l'efficacité d'équilibrage entre cellules éloignées, tout en évitant que l'un des modules ne voit toute la tension continue de la batterie. Toutefois, pour équilibrer n'importe quel déséquilibre de charge entre les cellules de la batterie d'un tel système, le courant minimum que chaque module doit pouvoir fournir sur son troisième noeud augmente de manière quadratique avec le nombre N de cellules de la batterie, ce qui n'est pas souhaitable. Par exemple, ce courant minimum est proportionnel à (N*N)/A, avec A égal à 8 quand X est égal à 2, et avec A égal à 18 quand X est égal à 3.We also know systems in which, with the exception of certain energy transfer modules connected to the terminals of the battery, each module has its first and second nodes connected by an even number and strictly greater than two of elementary cells, and its third node connected to the midpoint of these cells. In other words, except for modules connected to the battery terminals, each module has its first and third nodes connected by X cells, with X integer greater than or equal to 2, its third and second nodes connected by second nodes connected by 2*X cells. Examples of such systems are, for example, described in relation to Figures 3 and 5 of the aforementioned patents. These systems offer a good compromise between the balancing efficiency between neighboring cells and the balancing efficiency between distant cells, while preventing one of the modules from seeing all the DC voltage of the battery. However, to balance any charge imbalance between the battery cells of such a system, the minimum current that each module must be able to provide on its third node increases quadratically with the number N of battery cells, which is not desirable. For example, this minimum current is proportional to (N*N)/A, with A equal to 8 when X is equal to 2, and with A equal to 18 when X is equal to 3.

Il est ici proposé des systèmes comprenant une batterie comprenant N cellules en série et N-1 modules d'équilibrages. Parmi les N-1 modules, il y a N-2 modules (appelés "modules 1 vers Q") pour chacun desquels les premier et deuxième noeuds du module sont reliés par Q+1 cellules, avec Q entier supérieur ou égal à 2, et les premier et troisième noeuds du module sont reliés par une seule des Q+1 cellules. Chacun des N-2 modules 1 vers Q a son troisième noeud qui n'est pas commun avec le troisième noeud de chacun des autres N-2 modules 1 vers Q. Chacun des N-2 modules 1 vers Q a son premier noeud qui n'est pas commun avec le premier noeud des autres N-2 modules 1 vers Q et/ou son deuxième noeud qui n'est pas commun avec le deuxième noeud des autres N-2 modules 1 vers Q. Aucun des N-1 modules du système n'a ses premier et deuxième noeuds connectés aux première et deuxième bornes de la batterie respectivement, de sorte qu'aucun des N-1 modules ne voit toute la tension de la batterie. Parmi les N-2 modules 1 vers Q, il y a Z modules, avec Z entier supérieur ou égal à 2, pour lesquels Q a une même valeur K. Pour deux cellules consécutives de la batterie, l'une des deux cellules relie les premier et troisième noeuds d'un des Z modules et l'autre des deux cellules relie les premier et troisième noeud d'un autre des Z modules. N est au moins égal à 2+K.Systems are proposed here comprising a battery comprising N cells in series and N-1 balancing modules. Among the N-1 modules, there are N-2 modules (called "1 to Q modules") for each of which the first and second nodes of the module are connected by Q+1 cells, with Q integer greater than or equal to 2, and the first and third nodes of the module are connected by only one of the Q+1 cells. Each of the N-2 modules 1 to Q has its third node which is not common with the third node of each of the other N-2 modules 1 to Q. Each of the N-2 modules 1 to Q has its first node which n is not common with the first node of the other N-2 modules 1 to Q and/or its second node which is not common with the second node of the other N-2 modules 1 to Q. None of the N-1 modules of the system has its first and second nodes connected to the first and second battery terminals respectively, so none of the N-1 modules see any battery voltage. Among the N-2 modules 1 to Q, there are Z modules, with Z integer greater than or equal to 2, for which Q has the same value K. For two consecutive cells of the battery, one of the two cells connects the first and third nodes of one of the Z modules and the other of the two cells connects the first and third node of another of the Z modules. N is at least equal to 2+K.

Dit autrement, il est ici proposé un système comprenant une batterie électrique comportant une association de N cellules en série et N-1 modules de transfert d'énergie, dans lequel les N-1 modules comprennent Z modules pour chacun desquels les premier et deuxième noeuds du module sont reliés par un ensemble correspondant de exactement K+1 cellules en série, et le troisième noeud du module est relié au premier noeud du module par une seule de ces K+1 cellules. Chacun des Z modules a son troisième noeud non commun avec le troisième noeud des autres modules. En outre, une des N cellules est connectée entre les premier et troisième noeuds d'un premier des Z modules, et à une autre des N cellules, ladite autre cellule étant connectée entre les premier et troisième noeuds d'un deuxième des Z modules, et le troisième noeud du premier module étant en outre connecté au premier noeud du deuxième module. On comprend que Z est donc au minimum égal à 2, et que N est au minimum égal à K+2.In other words, a system is proposed here comprising an electric battery comprising an association of N cells in series and N-1 energy transfer modules, in which the N-1 modules comprise Z modules for each of which the first and second nodes of the module are connected by a corresponding set of exactly K+1 cells in series, and the third node of the module is connected to the first node of the module by only one of these K+1 cells. Each of the Z modules has its third node not in common with the third node of the other modules. In addition, one of the N cells is connected between the first and third nodes of a first of the Z modules, and to another of the N cells, said other cell being connected between the first and third nodes of a second of the Z modules, and the third node of the first module being further connected to the first node of the second module. We understand that Z is therefore at least equal to 2, and that N is at least equal to K+2.

Une telle configuration de la connexion des modules aux cellules de la batterie permet que le courant que chaque module doit pouvoir fournir sur son troisième noeud pour permettre l'équilibrage de la batterie augmente de manière linéaire avec le nombre N de cellules de la batterie.Such a configuration of the connection of the modules to the battery cells allows the current that each module must be able to provide on its third node to allow balancing of the battery to increase linearly with the number N of battery cells.

La illustre un mode de réalisation d'un système 100 comportant une batterie 101 comprenant N cellules élémentaires en série, et un circuit d'équilibrage de charge connecté à la batterie 101.There illustrates an embodiment of a system 100 comprising a battery 101 comprising N elementary cells in series, and a charge balancing circuit connected to the battery 101.

Plus particulièrement, la illustre un exemple de mode de réalisation dans lequel :
- le nombre Z de modules de transfert d'énergie ayant un même nombre K de cellules entre leurs deuxièmes et troisièmes noeuds est égal à N-2,
- N est pair, et
- une connexion d'une moitié des Z modules à des cellules élémentaires en série à partir d'une première borne de la batterie 101 et une connexion de l'autre moitié des Z modules à des cellules élémentaires en série à partir d'une deuxième borne de la batterie 101, sont symétriques l'une de l'autre par rapport à un point milieu des N cellules élémentaires en série.More particularly, the illustrates an example embodiment in which:
- the number Z of energy transfer modules having the same number K of cells between their second and third nodes is equal to N-2,
- N is even, and
- a connection of one half of the Z modules to elementary cells in series from a first terminal of the battery 101 and a connection of the other half of the Z modules to elementary cells in series from a second terminal of the battery 101, are symmetrical to each other with respect to a midpoint of the N elementary cells in series.

Dans l'exemple de la , K est égal à 3 et N est égal à 8 (donc Z est égal à 6). Dans d'autres exemples non illustrés, le nombre N est différent de 8, par exemple plus petit, ou, au contraire, plus grand que 8, et/ou le nombre K est différent de 3, par exemple plus petit, ou, au contraire, plus grand que 3.In the example of the , K is equal to 3 and N is equal to 8 (so Z is equal to 6). In other examples not illustrated, the number N is different from 8, for example smaller, or, on the contrary, larger than 8, and/or the number K is different from 3, for example smaller, or, at contrary, greater than 3.

La batterie 101 comprend N cellules élémentaires Ci, avec i un indice entier allant de 1 à N, connectées en série, par ordre d'indice croissant, entre les noeuds ou bornes V+ et V- de la batterie 101. Dans cet exemple, la borne positive de la cellule C1 et la borne négative de la cellule C8 sont respectivement connectées aux bornes V+ et V- de la batterie, et chacune des cellules intermédiaires C2 à C7 de la batterie a sa borne positive connectée à la borne négative de la cellule voisine d'indice inférieur, et sa borne négative connectée à la borne positive de la cellule voisine d'indice supérieur.The battery 101 comprises N elementary cells Ci, with i an integer index ranging from 1 to N, connected in series, in order of increasing index, between the nodes or terminals V+ and V- of the battery 101. In this example, the positive terminal of cell C1 and the negative terminal of cell C8 are respectively connected to the V+ and V- terminals of the battery, and each of the intermediate cells C2 to C7 of the battery has its positive terminal connected to the negative terminal of the cell neighbor of lower index, and its negative terminal connected to the positive terminal of the neighboring cell of higher index.

Le circuit d'équilibrage de charge comprend Z modules d'équilibrage de charge Mj, avec j un indice entier allant de 1 à Z, ou, dit autrement, de 1 à N-2.The load balancing circuit comprises Z load balancing modules Mj, with j an integer index ranging from 1 to Z, or, in other words, from 1 to N-2.

Une première moitié des Z modules Mj est connectée à ((N-2)/2)+K cellules élémentaires en série à partir de l'extrémité V+ de l'association en série des N cellules Ci de la batterie 101. Une deuxième moitié des Z modules est connectée à ((N-2)/2)+K cellules élémentaires en série à partir de l'extrémité V- de l'association en série des N cellules de Ci de la batterie 101. Dit autrement, pour chaque module Mj appartenant à la première moitié des modules Mj, les K+1 cellules qui relient le premier noeud A du module au deuxième noeud B du module sont des cellules appartenant aux ((N-2)/2)+K cellules qui sont en série à partir de la borne V+ de la batterie 101, et, pour chaque module Mj appartenant à la deuxième moitié des modules Mj, les K+1 cellules qui relient les noeuds A et B du module sont des cellules appartenant aux ((N-2)/2)+K cellules qui sont en série à partir de la borne V- de la batterie 101.A first half of the Z modules Mj is connected to ((N-2)/2)+K elementary cells in series from the end V+ of the series association of the N cells Ci of the battery 101. A second half of the Z modules is connected to ((N-2)/2)+K elementary cells in series from the V- end of the series association of the N cells of Ci of the battery 101. In other words, for each module Mj belonging to the first half of the modules Mj, the K+1 cells which connect the first node A of the module to the second node B of the module are cells belonging to ((N-2)/2)+K cells which are in series from terminal V+ of battery 101, and, for each module Mj belonging to the second half of the modules Mj, the K+1 cells which connect nodes A and B of the module are cells belonging to ((N- 2)/2)+K cells which are in series from the V- terminal of battery 101.

Plus particulièrement, les modules Mj d'indice j allant de 1 à Z/2 (M1, M2, M3 dans l'exemple de la ) sont connectés aux cellules Ci d'indice i allant de 1 à ((N-2)/2)+K (C1, C2, C3, C4, C5 et C6 dans l'exemple de la ), et les modules Mj d'indice j allant (Z/2)+1 à N-2 (M4, M5 et M6 dans l'exemple de la ) sont connectés aux cellules Ci d'indice i allant de ((N+2)/2)-K+1 à N (C3, C4, C5, C6, C7 et C8 dans l'exemple de la ).More particularly, the modules Mj of index j ranging from 1 to Z/2 (M1, M2, M3 in the example of the ) are connected to cells Ci with index i ranging from 1 to ((N-2)/2)+K (C1, C2, C3, C4, C5 and C6 in the example of the ), and the modules Mj of index j going (Z/2)+1 to N-2 (M4, M5 and M6 in the example of the ) are connected to cells Ci with index i ranging from ((N+2)/2)-K+1 to N (C3, C4, C5, C6, C7 and C8 in the example of the ).

Pour la première moitié des Z modules Mj, chaque module Mj a son premier noeud A et son troisième noeud D reliés entre eux par la cellule Ci d'indice i égal à j, et, pour la deuxième moitié des Z modules Mj, chaque module Mj a ses noeuds A et D reliés entre eux par la cellule Ci d'indice i égale à j+2. Par exemple, le module M1 a ses noeuds A et D reliés par la cellule C1, et le module M5 a ses noeuds A et D reliés par la cellule C7.For the first half of the Z modules Mj, each module Mj has its first node A and its third node D linked together by the cell Ci with index i equal to j, and, for the second half of the Z modules Mj, each module Mj has its nodes A and D linked together by the cell Ci with index i equal to j+2. For example, module M1 has its nodes A and D connected by cell C1, and module M5 has its nodes A and D connected by cell C7.

En outre, pour la première moitié des Z modules Mj, chaque module Mj a son noeud A connecté à la borne de la cellule Ci d'indice i égal à j qui est du côté de la borne de la batterie 101 connectée à la cellule C1, et, pour la deuxième moitié des Z modules Mj, chaque module Mj a son noeud A connecté à la borne de la cellule Ci d'indice i égale à j+2 qui est du côté de la borne de la batterie 101 connectée à la cellule CN (ou C8 dans l'exemple de la ).Furthermore, for the first half of the Z modules Mj, each module Mj has its node A connected to the terminal of the cell Ci with index i equal to j which is on the side of the terminal of the battery 101 connected to the cell C1 , and, for the second half of the Z modules Mj, each module Mj has its node A connected to the terminal of the cell Ci with index i equal to j+2 which is on the side of the terminal of the battery 101 connected to the cell CN (or C8 in the example of the ).

Aucun des modules Mj n'a son noeud D commun avec le noeud D d'un des autres modules Mj. En outre, aucun des modules Mj n'a ses noeuds A et B communs avec les noeuds respectivement A et B de chacun des autres modules Mj. Par exemple, chaque module Mj a son noeud A non commun avec le noeud A de chaque autre module Mj, mais peut avoir son noeud B commun avec le noeud B d'un autre module Mj.None of the modules Mj has its node D in common with the node D of one of the other modules Mj. Furthermore, none of the modules Mj has its nodes A and B in common with the nodes A and B respectively of each of the other modules Mj. For example, each module Mj has its node A not in common with the node A of each other module Mj, but can have its node B in common with the node B of another module Mj.

Comme N est supérieur ou égal à K+2, aucun des modules Mj ne voit la totalité des N cellules de la batterie entre ses noeuds A et B.As N is greater than or equal to K+2, none of the modules Mj sees all of the N cells of the battery between its nodes A and B.

Le système 100 comprend N-1 modules de transfert d'énergie en tout et, comme cela est illustré en , le circuit d'équilibrage comprend alors un module de transfert d'énergie Mb en plus des N-2 modules Mj.System 100 includes N-1 energy transfer modules in total and, as illustrated in , the balancing circuit then includes an energy transfer module Mb in addition to the N-2 modules Mj.

Afin de conserver un système 100 symétrique, le module Mb a son premier noeud A et son deuxième noeud B reliés par un nombre H pair de cellules Ci en série. Ce module Mb a en outre son troisième noeud D connecté au point milieu 104 des N cellules Ci en série, c'est-à-dire au point 104 de connexion de la cellule Ci d'indice i égal à N/2 à la cellule Ci d'indice i égal à (N/2)+1. Le point 104 correspond, en outre, au point milieu des H cellules Ci en série reliant les noeuds A et B du module Mb. Le module Mb a son noeud D non commun avec le noeud D de chacun des modules Mj.In order to maintain a symmetrical system 100, the module Mb has its first node A and its second node B connected by an even number H of cells Ci in series. This module Mb also has its third node D connected to the midpoint 104 of the N cells Ci in series, that is to say to the connection point 104 of the cell Ci of index i equal to N/2 to the cell Ci with index i equal to (N/2)+1. Point 104 corresponds, moreover, to the midpoint of the H cells Ci in series connecting the nodes A and B of the module Mb. The module Mb has its node D not common with the node D of each of the modules Mj.

De préférence, lorsque K est impair comme c'est le cas dans l'exemple de la , le nombre H de cellules Ci en série reliant entre eux les noeuds A et B du module Mb est égal à K+1. Ainsi, chacun des modules Mj et Mb voit le même nombre K+1 de cellules Ci entre ses noeuds A et B.Preferably, when K is odd as is the case in the example of , the number H of cells Ci in series connecting the nodes A and B of the module Mb is equal to K+1. Thus, each of the modules Mj and Mb sees the same number K+1 of cells Ci between its nodes A and B.

Toutefois, dans d'autres exemples non illustrés, que K soit pair ou impair, le module Mb a ses noeuds A et B reliés par un nombre pair H de cellules Ci en série qui n'est pas égal à K+1. Par exemple, le module Mb représenté en et qui a ses noeuds A et B reliés par H égal quatre cellules Ci en série peut être remplacé par un module Mb qui a ses noeuds A et B reliés par H égal deux cellules Ci en série, et son noeud D connecté au point milieu de ces deux cellules Ci en série.However, in other examples not illustrated, whether K is even or odd, the module Mb has its nodes A and B connected by an even number H of cells Ci in series which is not equal to K+1. For example, the module Mb represented in and which has its nodes A and B connected by H equal to four cells Ci in series can be replaced by a module Mb which has its nodes A and B connected by H equal to two cells Ci in series, and its node D connected to the midpoint of these two cells Ci in series.

En outre, le nombre H de cellules Ci reliant les noeuds A et B du module Mb est strictement inférieur à N, de sorte que le module Mb ne voit pas la totalité des N cellules de la batterie entre ses noeuds A et BIn addition, the number H of cells Ci connecting the nodes A and B of the module Mb is strictly less than N, so that the module Mb does not see all of the N cells of the battery between its nodes A and B

La illustre un autre mode de réalisation d'un système 200 comportant une batterie 201 comprenant N cellules élémentaires en série, et un circuit d'équilibrage de charge connecté à la batterie 201.There illustrates another embodiment of a system 200 comprising a battery 201 comprising N elementary cells in series, and a charge balancing circuit connected to the battery 201.

Plus particulièrement, la illustre un exemple de mode de réalisation dans lequel :
- le nombre Z de modules ayant chacun un même nombre K de cellules entre ses deuxième et troisième noeuds est égal à N-1,
- N est impair, et
- une connexion d'une moitié des Z modules à des cellules élémentaires en série à partir d'une première borne de la batterie 101 et une connexion de l'autre moitié des Z modules à des cellules élémentaires en série à partir d'une deuxième borne de la batterie 101, sont symétriques par rapport à une cellule élémentaire centrale.More particularly, the illustrates an example embodiment in which:
- the number Z of modules each having the same number K of cells between its second and third nodes is equal to N-1,
- N is odd, and
- a connection of one half of the Z modules to elementary cells in series from a first terminal of the battery 101 and a connection of the other half of the Z modules to elementary cells in series from a second terminal of the battery 101, are symmetrical with respect to a central elementary cell.

Dans l'exemple de la , K est égal à 3 et N est égal à 7 (donc Z est égal à 6). Dans d'autres exemples non illustrés, le nombre N est différent de 7, par exemple plus petit, ou, au contraire, plus grand que 7, et/ou le nombre K est différent de 3, par exemple plus petit, ou, au contraire, plus grand que 3.In the example of the , K is equal to 3 and N is equal to 7 (so Z is equal to 6). In other examples not illustrated, the number N is different from 7, for example smaller, or, on the contrary, larger than 7, and/or the number K is different from 3, for example smaller, or, at contrary, greater than 3.

La batterie 201 comprend N cellules élémentaires Ci, avec i un indice entier allant de 1 à N, connectées en série, par ordre d'indice croissant, entre les noeuds ou bornes V+ et V- de la batterie 201. Dans cet exemple, la borne positive de la cellule C1 et la borne négative de la cellule C7 sont respectivement connectées aux bornes V+ et V- de la batterie, et chacune des cellules intermédiaires C2 à C6 de la batterie a sa borne positive connectée à la borne négative de la cellule voisine d'indice inférieur, et sa borne négative connectée à la borne positive de la cellule voisine d'indice supérieur. Dans cet exemple, la cellule centrale de l'association en série des N cellules Ci est la cellule C4.The battery 201 comprises N elementary cells Ci, with i an integer index ranging from 1 to N, connected in series, in order of increasing index, between the nodes or terminals V+ and V- of the battery 201. In this example, the positive terminal of cell C1 and the negative terminal of cell C7 are respectively connected to terminals V+ and V- of the battery, and each of the intermediate cells C2 to C6 of the battery has its positive terminal connected to the negative terminal of the cell neighbor of lower index, and its negative terminal connected to the positive terminal of the neighboring cell of higher index. In this example, the central cell of the serial association of N cells Ci is cell C4.

Le circuit d'équilibrage de charge comprend Z modules d'équilibrage de charge Mj, avec j un indice entier allant de 1 à Z, ou, dit autrement, de 1 à N-1.The load balancing circuit comprises Z load balancing modules Mj, with j an integer index ranging from 1 to Z, or, in other words, from 1 to N-1.

Une première moitié des Z modules Mj est connectée à ((N-1)/2)+K cellules élémentaires Ci en série à partir de l'extrémité V+ de l'association en série des N cellules de Ci de la batterie 201. Une deuxième moitié des Z modules est connectée à ((N-1)/2)+K cellules élémentaires Ci en série à partir de l'extrémité V- de l'association en série des N cellules de Ci de la batterie 201.A first half of the Z modules Mj is connected to ((N-1)/2)+K elementary cells Ci in series from the end V+ of the series association of the N cells of Ci of the battery 201. second half of the Z modules is connected to ((N-1)/2)+K elementary cells Ci in series from the end V- of the series association of the N cells of Ci of the battery 201.

Plus particulièrement, les modules Mj d'indice j allant de 1 à Z/2 (M1, M2, M3 dans l'exemple de la ) sont connectés aux cellules Ci d'indice i allant de 1 à ((N-1)/2)+K (C1, C2, C3, C4, C5 dans l'exemple de la ), et les modules Mj d'indice j allant (Z/2)+1 à N-1 (M4, M5 et M6 dans l'exemple de la ) sont connectés aux cellules Ci d'indice i allant de ((N+1)/2)-K+1 à N (C2, C3, C4, C5, C6 et C7 dans l'exemple de la ).More particularly, the modules Mj of index j ranging from 1 to Z/2 (M1, M2, M3 in the example of the ) are connected to cells Ci with index i ranging from 1 to ((N-1)/2)+K (C1, C2, C3, C4, C5 in the example of the ), and the modules Mj of index j going (Z/2)+1 to N-1 (M4, M5 and M6 in the example of the ) are connected to cells Ci with index i ranging from ((N+1)/2)-K+1 to N (C2, C3, C4, C5, C6 and C7 in the example of the ).

Pour la première moitié des Z modules Mj, chaque module Mj a ses noeuds A et D reliés par la cellule Ci d'indice i égal à j, et, pour la deuxième moitié des Z modules Mj, chaque module Mj a ses noeuds A et D reliés par la cellule Ci d'indice i égale à j+1. Par exemple, le module M1 a ses noeuds A et D reliés par la cellule C1, et le module M5 a ses noeuds A et D reliés par la cellule C6.For the first half of the Z modules Mj, each module Mj has its nodes A and D connected by the cell Ci with index i equal to j, and, for the second half of the Z modules Mj, each module Mj has its nodes A and D connected by cell Ci with index i equal to j+1. For example, module M1 has its nodes A and D connected by cell C1, and module M5 has its nodes A and D connected by cell C6.

En outre, pour la première moitié des Z modules Mj, chaque module Mj a son noeud A connecté à la borne de la cellule Ci d'indice i égal à j qui est du côté de la borne de la batterie 201 connectée à la cellule C1, et, pour la deuxième moitié des Z modules Mj, chaque module Mj a son noeud A connecté à la borne de la cellule Ci d'indice i égale à j+1 qui est du côté de la borne de la batterie connectée à la cellule CN (ou C7 dans l'exemple de la ).Furthermore, for the first half of the Z modules Mj, each module Mj has its node A connected to the terminal of the cell Ci with index i equal to j which is on the side of the terminal of the battery 201 connected to the cell C1 , and, for the second half of the Z modules Mj, each module Mj has its node A connected to the terminal of the cell Ci with index i equal to j+1 which is on the side of the terminal of the battery connected to the cell CN (or C7 in the example of ).

Le système 200 comprend N-1 modules de transfert d'énergie en tout.System 200 includes N-1 energy transfer modules in total.

La illustre un autre mode de réalisation d'un système 300 comportant une batterie 301 comprenant N cellules élémentaires en série, et un circuit d'équilibrage de charge connecté à la batterie 301.There illustrates another embodiment of a system 300 comprising a battery 301 comprising N elementary cells in series, and a charge balancing circuit connected to the battery 301.

Plus particulièrement, la illustre un exemple de mode de réalisation dans lequel le nombre Z de modules ayant chacun un même nombre K de cellules entre ses deuxième et troisième noeuds est égal à N-1. Dans l'exemple de la , K est égal à 3 et N est égal à 8 (donc Z est égal à 7). Dans d'autres exemples non illustrés, le nombre N est différent de 8, par exemple plus petit, ou, au contraire, plus grand que 8, et/ou le nombre K est différent de 3, par exemple plus petit, ou, au contraire, plus grand que 3.More particularly, the illustrates an example embodiment in which the number Z of modules each having the same number K of cells between its second and third nodes is equal to N-1. In the example of the , K is equal to 3 and N is equal to 8 (so Z is equal to 7). In other examples not illustrated, the number N is different from 8, for example smaller, or, on the contrary, larger than 8, and/or the number K is different from 3, for example smaller, or, at contrary, greater than 3.

La batterie 301 comprend N cellules élémentaires Ci, avec i un indice entier allant de 1 à N, connectées en série, par ordre d'indice croissant, entre les noeuds ou bornes V+ et V- de la batterie 201. Dans cet exemple, la borne positive de la cellule C1 et la borne négative de la cellule C8 sont respectivement connectées aux bornes V+ et V- de la batterie, et chacune des cellules intermédiaires C2 à C7 de la batterie a sa borne positive connectée à la borne négative de la cellule voisine d'indice inférieur, et sa borne négative connectée à la borne positive de la cellule voisine d'indice supérieur. Dans un autre exemple non illustré, la borne négative de la cellule C1 et la borne positive de la cellule C8 sont respectivement connectées aux bornes V- et V+ de la batterie, et chacune des cellules intermédiaires C2 à C7 de la batterie a sa borne négative connectée à la borne positive de la cellule voisine d'indice inférieur, et sa borne positive connectée à la borne négative de la cellule voisine d'indice supérieur.The battery 301 comprises N elementary cells Ci, with i an integer index ranging from 1 to N, connected in series, in order of increasing index, between the nodes or terminals V+ and V- of the battery 201. In this example, the positive terminal of cell C1 and the negative terminal of cell C8 are respectively connected to the V+ and V- terminals of the battery, and each of the intermediate cells C2 to C7 of the battery has its positive terminal connected to the negative terminal of the cell neighbor of lower index, and its negative terminal connected to the positive terminal of the neighboring cell of higher index. In another example not illustrated, the negative terminal of cell C1 and the positive terminal of cell C8 are respectively connected to the V- and V+ terminals of the battery, and each of the intermediate cells C2 to C7 of the battery has its negative terminal connected to the positive terminal of the neighboring cell of lower index, and its positive terminal connected to the negative terminal of the neighboring cell of higher index.

Les modules Mj sont connectés de sorte qu'aucun des modules Mj n'a son noeud D commun avec le noeud D d'un des autres modules Mj, et, en outre, aucun des modules Mj n'a ses noeuds A et B communs avec les noeuds respectivement A et B de chacun des autres modules Mj. Par exemple, chaque module Mj a son noeud A non commun avec le noeud A de chaque autre module Mj, mais peut avoir son noeud B commun avec le noeud B d'un autre module Mj.The modules Mj are connected so that none of the modules Mj has its node D in common with the node D of one of the other modules Mj, and, in addition, none of the modules Mj has its nodes A and B in common with the nodes respectively A and B of each of the other modules Mj. For example, each module Mj has its node A not in common with the node A of each other module Mj, but can have its node B in common with the node B of another module Mj.

Plus particulièrement, les modules Mj sont séparés en deux groupes G1 et G2, chaque groupe G1, G2 comprenant au plus N-K modules Mj. Le groupe G1 comprend Y modules Mj, avec Y entier ayant une valeur comprise entre K-1 et N-K, le groupe G2 comprenant alors N-1-Y modules Mj. Dit autrement, le groupe G1 comprend les modules Mj d'indice j allant de 1 à Y, et le groupe G2 comprend les modules Mj d'indice j allant de Y+1 à N-1. Dans l'exemple de la , Y est égal à 4, d'où il s'ensuit que le groupe G1 comprend les modules M1, M2, M3, M4 et que le groupe G2 comprend les modules M5, M6 et M7.More particularly, the modules Mj are separated into two groups G1 and G2, each group G1, G2 comprising at most NK modules Mj. Group G1 comprises Y modules Mj, with Y integer having a value between K-1 and NK, group G2 then comprising N-1-Y modules Mj. In other words, group G1 includes the modules Mj of index j ranging from 1 to Y, and group G2 includes the modules Mj of index j ranging from Y+1 to N-1. In the example of the , Y is equal to 4, from which it follows that the group G1 includes the modules M1, M2, M3, M4 and that the group G2 includes the modules M5, M6 and M7.

Les modules Mj du groupe G1 (indice j allant de 1 à Y) sont connectés à Y+K cellules Ci d'indice i allant de 1 à Y+K. Les modules Mj du groupe G2 (indice j allant de Y+1 à N-1) sont connectés aux cellules Ci d'indice i allant de Y+2-K à N.The modules Mj of group G1 (index j ranging from 1 to Y) are connected to Y+K cells Ci with index i ranging from 1 to Y+K. The modules Mj of group G2 (index j ranging from Y+1 to N-1) are connected to the cells Ci with index i ranging from Y+2-K to N.

Chaque module Mj du groupe G1 a ses noeuds A et D reliés par la cellule Ci d'indice i égal à j, et chaque module Mj du groupe G2 a ses noeuds A et D reliés par la cellule Ci d'indice i égal à j+1.Each module Mj of group G1 has its nodes A and D connected by cell Ci with index i equal to j, and each module Mj of group G2 has its nodes A and D connected by cell Ci with index i equal to j +1.

En outre, les modules Mj du groupe G1 ont chacun leur noeud A connecté à la borne de la cellule Ci d'indice i égal à j qui est du côté de la borne de la batterie 301 connectée à la cellule C1. Les modules Mj du groupe G2 ont chacun leur noeud A connecté à la borne de la cellule Ci d'indice i égale à j+1 qui est du côté de la borne de la batterie 301 connectée à la cellule CN (ou C8 en ).In addition, the modules Mj of group G1 each have their node A connected to the terminal of cell Ci with index i equal to j which is on the side of the terminal of battery 301 connected to cell C1. The modules Mj of group G2 each have their node A connected to the terminal of cell Ci with index i equal to j+1 which is on the side of the terminal of battery 301 connected to cell CN (or C8 in ).

Le système 300 comprend N-1 modules de transfert d'énergie en tout.System 300 includes N-1 energy transfer modules in total.

La illustre un autre mode de réalisation d'un système 400 comportant une batterie 401 comprenant N cellules élémentaires en série, et un circuit d'équilibrage de charge connecté à la batterie 401.There illustrates another embodiment of a system 400 comprising a battery 401 comprising N elementary cells in series, and a charge balancing circuit connected to the battery 401.

Plus particulièrement, la illustre un exemple de mode de réalisation dans lequel le nombre Z de modules ayant chacun un même nombre K de cellules entre ses deuxième et troisième noeuds est égal à N-K. Dans ce mode de réalisation, le système 400 comprend en outre K-1 modules Mbu, avec u un indice entier allant de N-K+1 à N-1. Chaque module Mbu a son premier noeud A et son deuxième noeud B reliés par P cellules en série, avec P un entier compris entre 2 et K-1 différent pour chacun des modules Mbu. Chaque module Mbu a en outre son premier noeud A et son troisième noeud D reliés par exactement une des P cellules en série entre les noeuds A et B de ce module.More particularly, the illustrates an example embodiment in which the number Z of modules each having the same number K of cells between its second and third nodes is equal to NK. In this embodiment, the system 400 further comprises K-1 Mbu modules, with u an integer index ranging from N-K+1 to N-1. Each Mbu module has its first node A and its second node B connected by P cells in series, with P an integer between 2 and K-1 different for each of the Mbu modules. Each Mbu module also has its first node A and its third node D connected by exactly one of the P cells in series between the nodes A and B of this module.

Dans l'exemple de la , K est égal à 5 et N est égal à 8 (donc Z est égal à 3). Dans d'autres exemples non illustrés, le nombre N est différent de 8, par exemple plus petit, ou, au contraire, plus grand que 8, et/ou le nombre K est différent de 5, par exemple plus petit, ou, au contraire, plus grand que 5.In the example of the , K is equal to 5 and N is equal to 8 (so Z is equal to 3). In other examples not illustrated, the number N is different from 8, for example smaller, or, on the contrary, larger than 8, and/or the number K is different from 5, for example smaller, or, at contrary, greater than 5.

La batterie 401 comprend N cellules élémentaires Ci, avec i un indice entier allant de 1 à N, connectées en série, par ordre d'indice croissant, entre les noeuds ou bornes V+ et V- de la batterie 201. Dans l'exemple de la , la borne positive de la cellule C1 et la borne négative de la cellule C8 sont respectivement connectées aux bornes V+ et V- de la batterie, et chacune des cellules intermédiaires C2 à C7 de la batterie a sa borne positive connectée à la borne négative de la cellule voisine d'indice inférieur, et sa borne négative connectée à la borne positive de la cellule voisine d'indice supérieur. Dans un autre exemple non illustré, la borne négative de la cellule C1 et la borne positive de la cellule C8 sont respectivement connectées aux bornes V- et V+ de la batterie, et chacune des cellules intermédiaires C2 à C7 de la batterie a sa borne négative connectée à la borne positive de la cellule voisine d'indice inférieur, et sa borne positive connectée à la borne négative de la cellule voisine d'indice supérieur.The battery 401 comprises N elementary cells Ci, with i an integer index ranging from 1 to N, connected in series, in order of increasing index, between the nodes or terminals V+ and V- of the battery 201. In the example of there , the positive terminal of cell C1 and the negative terminal of cell C8 are respectively connected to the terminals V+ and V- of the battery, and each of the intermediate cells C2 to C7 of the battery has its positive terminal connected to the negative terminal of the neighboring cell of lower index, and its negative terminal connected to the positive terminal of the neighboring cell of higher index. In another example not illustrated, the negative terminal of cell C1 and the positive terminal of cell C8 are respectively connected to the V- and V+ terminals of the battery, and each of the intermediate cells C2 to C7 of the battery has its negative terminal connected to the positive terminal of the neighboring cell of lower index, and its positive terminal connected to the negative terminal of the neighboring cell of higher index.

Le circuit d'équilibrage de charge comprend Z modules d'équilibrage de charge Mj, avec j un indice entier allant de 1 à Z, ou, dit autrement, de 1 à N-K.The load balancing circuit comprises Z load balancing modules Mj, with j an integer index ranging from 1 to Z, or, in other words, from 1 to N-K.

Les Z modules Mj sont connectés aux N cellules élémentaires Ci. Plus particulièrement, chaque module Mj a ses noeuds A et D reliés par la cellule Ci d'indice i égal à j.The Z modules Mj are connected to the N elementary cells Ci. More particularly, each module Mj has its nodes A and D connected by the cell Ci with index i equal to j.

Les K-1 modules Mbu sont connectés aux K cellules Ci d'indice i allant de N-K+1 à N. Chaque module Mbu a ses noeuds A et D reliés par la cellule Ci d'indice i égal à u. Chaque module Mbu a ses noeuds A et B reliés par P cellules Ci en série, avec P décroissant quand l'indice u du module Mbu augmente. The K-1 Mbu modules are connected to the K cells Ci with index i ranging from N-K+1 to N. Each Mbu module has its nodes A and D connected by the cell Ci with index i equal to u. Each Mbu module has its nodes A and B connected by P cells Ci in series, with P decreasing when the index u of the Mbu module increases .

Chaque module Mj a son noeud A connecté à la borne de la cellule Ci d'indice i égal à j qui est du côté de la borne de la batterie 401 à laquelle est connectée la cellule C1 (la borne V+ dans l'exemple de la ), et chaque module Mbu a son noeud A connecté à la borne de la cellule Ci d'indice i égal à u qui est du côté de la borne de la batterie 401 à laquelle est connectée la cellule C1.Each module Mj has its node A connected to the terminal of the cell Ci with index i equal to j which is on the side of the terminal of the battery 401 to which the cell C1 is connected (the terminal V+ in the example of the ), and each module Mbu has its node A connected to the terminal of cell Ci with index i equal to u which is on the side of the terminal of battery 401 to which cell C1 is connected.

Dans l'exemple de la , le système 400 comprend donc quatre modules Mbu, à savoir les modules Mb4, Mb5, Mb6 et Mb7. Le module Mb4 a ses noeuds A et D reliés par la cellule C5, le module Mb5 a ses noeuds A et D reliés par la cellule C6, le module Mb6 a ses noeuds A et D reliés par la cellule C7 et le module Mb7 a ses noeuds A et D reliés par la cellule C8. En outre, P est compris entre 2 et 5, et est égal à 5 pour le module Mb4, à 4 pour le module Mb5, à 3 pour le module Mb6 et à 2 pour le module Mb7.In the example of the , the system 400 therefore includes four Mbu modules, namely the Mb4, Mb5, Mb6 and Mb7 modules. Module Mb4 has its nodes A and D connected by cell C5, module Mb5 has its nodes A and D connected by cell C6, module Mb6 has its nodes A and D connected by cell C7 and module Mb7 has its nodes A and D connected by cell C8. In addition, P is between 2 and 5, and is equal to 5 for the module Mb4, to 4 for the module Mb5, to 3 for the module Mb6 and to 2 for the module Mb7.

Aucun des modules Mj et Mbu n'a son noeud D commun avec le noeud D d'un des autres modules Mj et Mbu. En outre, aucun des modules Mj et Mbu n'a ses noeuds A et B communs avec les noeuds respectivement A et B de chacun des autres modules Mj et Mbu. Par exemple, chaque module Mj a son noeud A non commun avec le noeud A de chaque autre module Mj, mais peut avoir son noeud B commun avec le noeud B d'un autre module Mj. Comme N est supérieur ou égal à K+2, aucun des modules Mj et Mbu ne voit la totalité des N cellules de la batterie entre ses noeuds A et B.None of the modules Mj and Mbu has its node D in common with the node D of one of the other modules Mj and Mbu. Furthermore, none of the modules Mj and Mbu have its nodes A and B in common with the nodes A and B respectively of each of the other modules Mj and Mbu. For example, each module Mj has its node A not in common with the node A of each other module Mj, but can have its node B in common with the node B of another module Mj. As N is greater than or equal to K+2, none of the modules Mj and Mbu see all of the N cells of the battery between its nodes A and B.

Le système 400 comprend N-1 modules de transfert d'énergie en tout.System 400 includes N-1 energy transfer modules in total.

Un avantage du mode de réalisation illustré par la est qu'il est facile d'y ajouter une ou plusieurs cellule Ci et un nombre correspondant de module Mj, par exemple en connectant la ou les cellules Ci en série du côté à la cellule C1, les indices i, j, u et les valeurs N, Y, et K étant ensuite mis à jour. En particulier, l'ajout d'une ou plusieurs cellules Ci du côté de la cellule C1 ne nécessite pas de modifier la connexion des modules Mj et Mbu qui étaient déjà connectés aux cellules C1 à CN de la batterie 401.An advantage of the embodiment illustrated by is that it is easy to add one or more cells Ci and a corresponding number of module Mj, for example by connecting the cell(s) Ci in series from the side to the cell C1, the indices i, j, u and the values N, Y, and K being then updated. In particular, the addition of one or more cells Ci on the side of the cell C1 does not require modifying the connection of the modules Mj and Mbu which were already connected to the cells C1 to CN of the battery 401.

Dans les modes de réalisation décrits précédemment en relation avec les figures 1 à 4, bien que cela n'ait pas été illustré, le circuit d'équilibrage peut comprendre un circuit de gestion en plus des modules et, par exemple, de leurs circuits de contrôle. Le circuit de gestion est, par exemple, configuré pour recevoir des informations relatives à l'état de charge des cellules Ci, et pour commander en conséquence les modules de manière à transférer de l'énergie électrique des cellules ou groupes de cellules les plus chargés vers les cellules ou groupes de cellules les moins chargés. A titre d'exemple, l'état de charge des cellules Ci peut être déterminé par des mesures de tension et/ou de courant, ou par tout autre moyen connu.In the embodiments described previously in relation to Figures 1 to 4, although this has not been illustrated, the balancing circuit can include a management circuit in addition to the modules and, for example, their control circuits. control. The management circuit is, for example, configured to receive information relating to the state of charge of the cells Ci, and to accordingly control the modules so as to transfer electrical energy from the most charged cells or groups of cells towards the least loaded cells or groups of cells. For example, the state of charge of the cells Ci can be determined by voltage and/or current measurements, or by any other known means.

Divers modes de réalisation et variantes ont été décrits. La personne du métier comprendra que certaines caractéristiques de ces divers modes de réalisation et variantes pourraient être combinées, et d’autres variantes apparaîtront à la personne du métier.Various embodiments and variants have been described. Those skilled in the art will understand that certain features of these various embodiments and variants could be combined, and other variants will become apparent to those skilled in the art.

Enfin, la mise en oeuvre pratique des modes de réalisation et variantes décrits est à la portée de la personne du métier à partir des indications fonctionnelles données ci-dessus.Finally, the practical implementation of the embodiments and variants described is within the reach of those skilled in the art based on the functional indications given above.

Claims

System (100; 200; 300; 400) comprising:
an electric battery (101; 201; 301; 401) comprising an association of N elementary cells (C1, C2, C3, C4) in series; And
Z first energy transfer modules (M1, M2), each first module having a first node (A) and a second node (B) connected by a corresponding set of K+1 elementary cells in series, and a third node ( D) connected to the first node (A) by only one of the K+1 elementary cells of said corresponding set,
in which each first module (M1, M2) has its third node (D) not in common with the third node (D) of each other first module,
in which K is an integer greater than or equal to 2 identical for all the first modules (M1, M2),
in which Z is an integer greater than or equal to 2,
in which N is an integer greater than or equal to K+2, and
in which an elementary cell (C1) is connected between the first (A) and third (D) nodes of one (M1) of the first modules (M1, M2), and to another elementary cell (C2) connected between the first (A) and third (D) nodes of another (M2) of the first modules (M1, M2), the third node (D) of said one (M1) of the first modules (M1, M2) being connected to the first node ( A) said another (M2) of the first modules (M1, M2).

System (100) according to claim 1, in which:
Z is equal to N-2;
N is even; And
a connection of a first half (M1, M2, M3) of the first N-2 modules to ((N-2)/2)+K elementary cells (C1, C2, C3, C4, C5, C6) in series at from a first end (V+) of the association of N elementary cells in series and a connection of a second half (M4, M5, M6) of the first N-2 modules to ((N-2)/2) +K elementary cells (C3, C4, C5, C6, C7) in series from a second end (V+) of the association of N elementary cells in series are symmetrical to each other with respect to a midpoint (104) of the association of N elementary cells in series.

System (100) according to claim 2, in which:
the system (100) comprises a second energy transfer module (Mb) having a first node (A) and a second node (B) connected by a corresponding set of H elementary cells (C3, C4, C5, C6) in series, and a third node (D) connected to said midpoint (104) of the association of N elementary cells in series, a midpoint of said corresponding set of H elementary cells being the midpoint (104) of the association of N elementary cells in series;
the second module (Mb) has its third node (D) not common with the third node (D) of each first module; And
H is strictly less than N.

System (100) according to claim 3, in which:
K is odd; And
the number H is equal to K+1.

System (200) according to claim 1, in which:
Z is equal to N-1;
N is odd; And
a connection of a first half (M1, M2, M3) of the first N-1 modules to ((N-1)/2)+K elementary cells (C1, C2, C3, C4, C5, C6) in series at from a first end (V+) of the association of N elementary cells in series and a connection of a second half (M4, M5, M6) of the first N-1 modules to ((N-1)/2) +K elementary cells (C2, C3, C4, C5, C6, C7) in series from a second end (V-) of the association of N elementary cells in series are symmetrical to each other by relative to a central elementary cell (C4) of the association of N elementary cells in series.

The system (200, 300) of claim 1, wherein Z is less than or equal to N-1.

System (400) according to claim 1, in which:
Z is equal to NK;
the system further comprises K-1 second energy transfer modules (Mb4, Mb5, Mb6, Mb7), each second module having a first node (A) and a second node (B) connected by a corresponding set of P cells elementary cells in series, and a third node (D) connected to the first node (A) by only one of the P elementary cells of said corresponding set;
P is an integer less than or equal to K;
P is greater than or equal to 2;
P has a different value for each of the second modules (Mb4, Mb5, Mb6, Mb7); And
each second module (Mb4, Mb5, Mb6, Mb7) has its third node (D) not common with the third node (D) of each first module and each other second module.

A system (100; 200; 300; 400) according to any one of claims 1 to 7, wherein the system (100) comprises exactly N-1 energy transfer modules in total.

System (100; 200; 300; 400) according to any one of claims 1 to 8, in which none of the first modules (M1, M8) has its first (A) and second (B) nodes in common with the first (A) and second (B) respective nodes of each of the other first modules (M1, M8).

System according to any one of claims 1 to 9, in which each energy transfer module (M1, M8, Mb, Mb4, Mb7) is adapted to transfer electrical energy from the cell or cells connecting its first ( A) and third (D) nodes towards the cell(s) connecting its third (D) and second (B) nodes, and vice versa.