FR3132792A1 - CONTROL OF THE TEMPERATURE SETPOINT OF A HEAT EXCHANGE DEVICE COUPLED TO A SYSTEM BATTERY - Google Patents
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Abstract
Un procédé est chargé de contrôler le fonctionnement, en fonction d’au moins une consigne de température, d’un dispositif d’échange thermique couplé à une batterie d’un système ayant un état de charge en cours. Ce procédé comprend une étape (10-20) dans laquelle on détermine, pour un intervalle temporel choisi et pour chacun d’au moins deux intervalles d’états de charge, un temps passé par le système en ayant un état de charge compris dans l’intervalle d’états de charge considéré, puis on détermine, pour chaque intervalle d’états de charge, chaque consigne de température en fonction du temps passé déterminé pour cet intervalle d’états de charge, afin de contrôler le dispositif d’échange thermique pendant une durée choisie en fonction de la consigne de température déterminée pour l’intervalle d’états de charge auquel appartient l’état de charge en cours. Figure 3A method is responsible for controlling the operation, according to at least one temperature setpoint, of a heat exchange device coupled to a battery of a system having a current state of charge. This method comprises a step (10-20) in which is determined, for a chosen time interval and for each of at least two intervals of charge states, a time spent by the system having a charge state included in the interval of states of charge considered, then, for each interval of states of charge, each temperature set point is determined as a function of the time spent determined for this interval of states of charge, in order to control the heat exchange device for a duration chosen as a function of the temperature setpoint determined for the range of states of charge to which the current state of charge belongs. Figure 3
Description
L’invention concerne les systèmes comprenant une batterie couplée à un dispositif d’échange thermique, et plus précisément le contrôle du fonctionnement du dispositif d’échange thermique qui est couplé à une telle batterie.The invention concerns systems comprising a battery coupled to a heat exchange device, and more specifically the control of the operation of the heat exchange device which is coupled to such a battery.
Certains systèmes, comme par exemple certains véhicules (éventuellement de type automobile), comprennent une batterie ayant un état de charge en cours et couplée à un dispositif d’échange thermique qui fonctionne en fonction d’au moins une consigne de température.Certain systems, such as for example certain vehicles (possibly of the automobile type), include a battery having a current state of charge and coupled to a heat exchange device which operates according to at least one temperature setpoint.
On notera que lorsque le système est un véhicule, la batterie est parfois dite « principale » (ou de traction) du fait qu’elle est chargée d’alimenter en courant électrique une machine motrice électrique du groupe motopropulseur (ou GMP).Note that when the system is a vehicle, the battery is sometimes called "main" (or traction) because it is responsible for supplying electric current to an electric motor of the powertrain (or GMP).
Généralement, le dispositif d’échange thermique assure au moins le refroidissement de la batterie lorsqu’une température interne de cette dernière est supérieure à un premier seuil, et interrompt ce refroidissement lorsque cette température interne devient inférieure à un second seuil, strictement inférieur au premier seuil. La régulation thermique est donc de type « tout ou rien ». Mais parfois le dispositif d’échange thermique assure aussi le réchauffage de la batterie lorsqu’une température interne de cette dernière est inférieure à un seuil.Generally, the heat exchange device ensures at least the cooling of the battery when an internal temperature of the latter is greater than a first threshold, and interrupts this cooling when this internal temperature becomes lower than a second threshold, strictly lower than the first threshold. Thermal regulation is therefore of the “all or nothing” type. But sometimes the heat exchange device also ensures heating of the battery when the internal temperature of the latter is below a threshold.
La température interne peut être fournie par un modèle théorique ou par le capteur qui est associé à la cellule de la batterie (lorsqu’elle est cellulaire) qui a la température la plus élevée (pour l’activation) ou la plus froide (pour l’interruption).The internal temperature can be provided by a theoretical model or by the sensor that is associated with which battery cell (when cellular) has the highest temperature (for activation) or the coldest (for activation). 'interruption).
Généralement, la plage de régulation (définie par les premier et second seuils) est fixe quel que soit l’état de charge (ou SOC (« State Of Charge »)) de la batterie. Cette plage est issue d’un compromis entre durabilité et performance tout état de charge confondu. Cette plage de température ignore l’état de charge de la batterie, ce qui contribue à dégrader précocement la capacité de stockage d’énergie électrique de la batterie.Generally, the regulation range (defined by the first and second thresholds) is fixed regardless of the state of charge (or SOC (“State Of Charge”)) of the battery. This range is the result of a compromise between durability and performance in all states of charge. This temperature range ignores the battery's state of charge, which contributes to early deterioration of the battery's electrical energy storage capacity.
En effet, lorsque la batterie est notamment cellulaire la vitesse de vieillissement d’une cellule (qui se traduit par une diminution de sa capacité maximale de stockage) dans son domaine d’utilisation fonctionnel est principalement dépendante de quatre paramètres : la température de la cellule (en raison du principe général d’augmentation des cinétiques de réaction et de la diffusion qui dépendent exponentiellement de la température d’après la loi d’Arrhenius), le niveau de charge (ou quantité d’énergie stockée) de la cellule (plus l’énergie stockée est importante, plus la cinétique de dégradation est importante rapportée au temps), la profondeur de décharge de la cellule (ou quantité d’énergie consommée entre deux recharges), et la plage de décharge de la cellule (ou quantité d’énergie restante dans la cellule en fin de charge).Indeed, when the battery is particularly cellular, the rate of aging of a cell (which results in a reduction in its maximum storage capacity) in its functional range of use is mainly dependent on four parameters: the temperature of the cell (due to the general principle of increasing reaction kinetics and diffusion which depend exponentially on temperature according to Arrhenius' law), the charge level (or quantity of stored energy) of the cell (more the energy stored is important, the greater the degradation kinetics compared to time), the depth of discharge of the cell (or quantity of energy consumed between two recharges), and the range of discharge of the cell (or quantity of energy remaining in the cell at the end of charge).
De plus, le courant de charge maximum, à partir duquel peut apparaître le phénomène à proscrire de déposition d’une espèce chimique (par exemple du lithium) qui peut occasionner un risque d’incendie, a aussi une incidence sur la durée de vie d’une cellule de batterie. En effet, pour une cellule donnée, ce courant de charge maximum dépend de trois paramètres : la température interne de la cellule, la quantité d’électricité présente dans la cellule, et la capacité de stockage maximum de la cellule (qui diminue au cours du temps suite à des phénomènes de vieillissement).In addition, the maximum charging current, from which the prohibited phenomenon of deposition of a chemical species (for example lithium) which can cause a fire risk may appear, also has an impact on the lifespan of the device. 'a battery cell. Indeed, for a given cell, this maximum charging current depends on three parameters: the internal temperature of the cell, the quantity of electricity present in the cell, and the maximum storage capacity of the cell (which decreases over the course of the cell). time following aging phenomena).
En outre, le courant de décharge maximum, à partir duquel peuvent apparaître des phénomènes à proscrire, comme par exemple la dissolution du cuivre de l’électrode négative qui peut occasionner un risque d’incendie, a aussi une incidence sur la durée de vie d’une cellule de batterie. En effet, pour une cellule donnée, ce courant de décharge maximum dépend de trois paramètres : la température interne de la cellule, la quantité d’électricité présente dans la cellule, et la capacité de stockage maximum de la cellule (qui diminue au cours du temps suite à des phénomènes de vieillissement).In addition, the maximum discharge current, from which phenomena to be avoided can appear, such as for example the dissolution of copper from the negative electrode which can cause a fire risk, also has an impact on the lifespan of the device. 'a battery cell. Indeed, for a given cell, this maximum discharge current depends on three parameters: the internal temperature of the cell, the quantity of electricity present in the cell, and the maximum storage capacity of the cell (which decreases over the course of time following aging phenomena).
On comprendra donc que la température interne d’une cellule de batterie a deux conséquences : plus elle est élevée, plus la cellule va vieillir vite (car chaque cycle entrainera une perte plus importante d’autonomie, une diminution plus importante des performances et une diminution plus importante du nombre de cycles maximum que pourra effectuer la batterie), et plus elle est basse plus les performances seront faibles (car il y aura une diminution du brio (lors des accélérations dans le cas d’un véhicule), une diminution de la vitesse maximum (dans le cas d’un véhicule), une diminution de la capacité de récupération de l’énergie de freinage (dans le cas d’un véhicule) et donc une diminution de l’autonomie kilométrique), et une augmentation de la résistance interne de la cellule. A titre d’exemple, une diminution de 10°C (typiquement de 35°C à 25°C) de la température des cellules diminue la vitesse de dégradation de la capacité de stockage d’environ 30%, et une diminution de 10°C (typiquement de 35°C à 25°C) de la température des cellules augmente la résistance interne des cellules d’un peu moins de 10%.We will therefore understand that the internal temperature of a battery cell has two consequences: the higher it is, the faster the cell will age (because each cycle will lead to a greater loss of autonomy, a greater reduction in performance and a reduction greater in the maximum number of cycles that the battery can carry out), and the lower it is, the lower the performance will be (because there will be a reduction in brilliance (during acceleration in the case of a vehicle), a reduction in the maximum speed (in the case of a vehicle), a reduction in the braking energy recovery capacity (in the case of a vehicle) and therefore a reduction in the mileage range), and an increase in the internal resistance of the cell. For example, a reduction of 10°C (typically from 35°C to 25°C) in the temperature of the cells reduces the speed of degradation of the storage capacity by approximately 30%, and a reduction of 10°C C (typically 35°C to 25°C) of cell temperature increases the internal resistance of cells by a little less than 10%.
On notera cependant que les études démontrent que l’impact du SOC est bien plus important que celui de la température interne de la batterie.It should be noted, however, that studies show that the impact of SOC is much greater than that of the internal temperature of the battery.
L’invention a donc notamment pour but de permettre une diminution de la vitesse de vieillissement des batteries lors des phases de fonctionnement de leurs systèmes tout en n’induisant qu’un impact négligeable, ou pour le moins acceptable, sur les pertes de performances et/ou d’autonomie du système.The invention therefore aims in particular to allow a reduction in the speed of aging of the batteries during the operating phases of their systems while only inducing a negligible impact, or at least acceptable, on the loss of performance and /or system autonomy.
Elle propose notamment à cet effet un procédé de contrôle destiné à être mis en œuvre dans un système comprenant une batterie ayant un état de charge en cours et couplée à un dispositif d’échange thermique fonctionnant en fonction d’au moins une consigne de température.To this end, it proposes in particular a control method intended to be implemented in a system comprising a battery having a current state of charge and coupled to a heat exchange device operating according to at least one temperature setpoint.
Ce procédé de contrôle se caractérise par le fait qu’il comprend une étape dans laquelle on détermine, pour un intervalle temporel choisi et pour chacun d’au moins deux intervalles d’états de charge, un temps passé par le véhicule en ayant un état de charge compris dans l’intervalle d’états de charge considéré, puis on détermine, pour chaque intervalle d’états de charge, chaque consigne de température en fonction du temps passé déterminé pour cet intervalle d’états de charge, afin de contrôler le dispositif d’échange thermique pendant une durée choisie en fonction de la consigne de température déterminée pour l’intervalle d’états de charge auquel appartient l’état de charge en cours.This control method is characterized by the fact that it comprises a step in which a time spent by the vehicle in having a state of charge is determined, for a chosen time interval and for each of at least two state of charge intervals. of charge included in the interval of states of charge considered, then we determine, for each interval of states of charge, each temperature setpoint as a function of the time spent determined for this interval of states of charge, in order to control the heat exchange device for a duration chosen according to the temperature setpoint determined for the interval of charge states to which the current charge state belongs.
Cette détermination d’un historique du profil d’utilisation de la batterie, et l’utilisation de cet historique pour adapter les consignes de température du dispositif d’échange thermique permettent d’obtenir un compromis autonomie de fonctionnement du système / durabilité de la batterie qui est bien meilleur que lorsque les consignes de température sont fixes et prédéfinies.This determination of a history of the battery usage profile, and the use of this history to adapt the temperature setpoints of the heat exchange device makes it possible to obtain a compromise between system operating autonomy and battery durability. which is much better than when the temperature settings are fixed and predefined.
Le procédé de contrôle selon l’invention peut comporter d’autres caractéristiques qui peuvent être prises séparément ou en combinaison, et notamment :The control method according to the invention may include other characteristics which can be taken separately or in combination, and in particular:
- dans un premier mode de réalisation, dans son étape on peut déterminer chaque intervalle d’états de charge ayant un temps passé déterminé supérieur à un seuil choisi, puis on peut déterminer pour chaque intervalle d’états de charge déterminé, dit premier intervalle d’états de charge, chaque consigne de température, dite première consigne de température, et pour chaque autre intervalle d’états de charge non déterminé, dit second intervalle d’états de charge, chaque autre consigne de température, dite seconde consigne de température et différente d’une première consigne de température correspondante ;- in a first embodiment, in its step we can determine each interval of states of charge having a determined past time greater than a chosen threshold, then we can determine for each interval of determined states of charge, called first interval d states of charge, each temperature setpoint, called first temperature setpoint, and for each other interval of undetermined states of charge, called second interval of states of charge, each other temperature setpoint, called second temperature setpoint and different from a first corresponding temperature setpoint;
- dans ce premier mode de réalisation le seuil choisi peut, par exemple, être compris entre 50% et 80% de l’intervalle temporel choisi ;- in this first embodiment the chosen threshold can, for example, be between 50% and 80% of the chosen time interval;
- dans un second mode de réalisation, dans son étape on peut déterminer parmi les intervalles d’états de charge celui qui a le plus grand temps passé déterminé, puis on peut déterminer pour cet intervalle d’états de charge déterminé, dit premier intervalle d’états de charge, chaque consigne de température, dite première consigne de température, et pour chaque autre intervalle d’états de charge non déterminé, dit second intervalle d’états de charge, chaque autre consigne de température, dite seconde consigne de température et différente d’une première consigne de température correspondante ;- in a second embodiment, in its step we can determine among the intervals of states of charge the one which has the greatest determined spent time, then we can determine for this interval of determined states of charge, called first interval d states of charge, each temperature setpoint, called first temperature setpoint, and for each other interval of undetermined states of charge, called second interval of states of charge, each other temperature setpoint, called second temperature setpoint and different from a first corresponding temperature setpoint;
- dans son étape l’intervalle temporel choisi peut être compris entre 20 heures et 100 heures ;- in its step the chosen time interval can be between 20 hours and 100 hours;
- dans son étape les intervalles d’états de charge peuvent avoir une largeur comprise entre 10% et 30% ;- in its stage the state of charge intervals can have a width of between 10% and 30%;
- dans son étape on peut déterminer pour chaque intervalle d’états de charge chaque consigne de température en fonction en outre d’un mode de fonctionnement en cours du système, choisi parmi un mode de recharge de la batterie et un mode de fourniture d’énergie électrique par la batterie, et/ou d’une information représentative d’une durée prévue d’utilisation de la batterie.- in its step it is possible to determine for each interval of states of charge each temperature setpoint as a function in addition of a current operating mode of the system, chosen from a battery recharge mode and a supply mode of electrical energy by the battery, and/or information representative of an expected duration of use of the battery.
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 contrôle du type de celui présenté ci-avant pour contrôler le fonctionnement, en fonction d’au moins une consigne de température, d’un dispositif d’échange thermique couplé à une batterie d’un système.The invention also proposes a computer program product comprising a set of instructions which, when executed by processing means, is capable of implementing a control method of the type of that presented above to control the operation, as a function of at least one temperature setpoint, of a heat exchange device coupled to a battery of a system.
L’invention propose également un dispositif de contrôle destiné à équiper un système comprenant une batterie ayant un état de charge en cours et couplée à un dispositif d’échange thermique fonctionnant en fonction d’au moins une consigne de température.The invention also proposes a control device intended to equip a system comprising a battery having a current state of charge and coupled to a heat exchange device operating according to at least one temperature setpoint.
Ce dispositif de contrôle 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, pour un intervalle temporel choisi et pour chacun d’au moins deux intervalles d’états de charge, un temps passé par le véhicule en ayant un état de charge compris dans l’intervalle d’états de charge considéré, puis à déterminer, pour chaque intervalle d’états de charge, chaque consigne de température en fonction du temps passé déterminé pour cet intervalle d’états de charge, afin de contrôler le dispositif d’échange thermique pendant une durée choisie en fonction de la consigne de température déterminée pour l’intervalle d’états de charge auquel appartient l’état de charge en cours.This control device is characterized by the fact that it comprises at least one processor and at least one memory arranged to carry out the operations consisting of determining, for a chosen time interval and for each of at least two charge state intervals , a time spent by the vehicle having a state of charge included in the interval of states of charge considered, then to determine, for each interval of states of charge, each temperature setpoint as a function of the time spent determined for this state of charge interval, in order to control the heat exchange device for a duration chosen according to the temperature setpoint determined for the state of charge interval to which the current state of charge belongs.
L’invention propose également un système, éventuellement un véhicule, et comprenant, d’une part, une batterie ayant un état de charge en cours et couplée à un dispositif d’échange thermique fonctionnant en fonction d’au moins une consigne de température, et, d’autre part, un dispositif de contrôle du type de celui présenté ci-avant.The invention also proposes a system, possibly a vehicle, and comprising, on the one hand, a battery having a current state of charge and coupled to a heat exchange device operating according to at least one temperature setpoint, and, on the other hand, a control device of the type presented above.
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à l’examen de la description détaillée ci-après, et des dessins annexés, sur lesquels :Other characteristics and advantages of the invention will appear on examination of the detailed description below, and the appended drawings, in which:
L’invention a notamment pour but de proposer un procédé de contrôle, et un dispositif de contrôle DC associé, destinés à permettre un contrôle du fonctionnement, en fonction d’au moins une consigne de température ctk, d’un dispositif d’échange thermique DE couplé à une batterie BP d’un système S.The invention aims in particular to propose a control method, and an associated DC control device, intended to allow control of the operation, as a function of at least one temperature setpoint ct k , of an exchange device thermal DE coupled to a BP battery of an S system.
Dans ce qui suit, on considère, à titre d’exemple non limitatif, que le système S est un véhicule de type automobile, comme par exemple une voiture, comme illustré sur la
Par ailleurs, on considère dans ce qui suit, à titre d’exemple non limitatif, que le système S (ici un véhicule) comprend un groupe motopropulseur (ou GMP) de type tout électrique (et donc dont la motricité est assurée exclusivement par au moins une machine motrice électrique MME). Mais le GMP pourrait être de type hybride (thermique et électrique).Furthermore, we consider in what follows, by way of non-limiting example, that the system S (here a vehicle) comprises a powertrain (or GMP) of all-electric type (and therefore whose traction is ensured exclusively by at least least one electric driving machine MME). But the GMP could be of hybrid type (thermal and electric).
De plus, on considère dans ce qui suit, à titre d’exemple non limitatif, que la batterie BP est une batterie principale (ou de traction). Mais la batterie BP pourrait être une batterie de servitude (éventuellement rechargeable via un convertisseur alimenté en énergie électrique par une batterie principale).In addition, we consider in what follows, by way of non-limiting example, that the BP battery is a main (or traction) battery. But the BP battery could be a utility battery (possibly rechargeable via a converter supplied with electrical energy by a main battery).
On a schématiquement représenté sur la
Le réseau de bord RB est un réseau d’alimentation électrique auquel sont couplés des équipements (ou organes) électriques (ou électroniques) qui consomment de l’énergie électrique.The RB on-board network is an electrical supply network to which electrical (or electronic) equipment (or components) are coupled which consume electrical energy.
La batterie de servitude BS est chargée de fournir de l’énergie électrique au réseau de bord RB, en complément de celle fournie par le générateur d’énergie électrique GE alimenté par la batterie principale BP, et parfois à la place de ce générateur d’énergie électrique GE (en particulier lorsque le GMP est endormi et le générateur d’énergie électrique GE inactif). Par exemple, cette batterie de servitude BS peut être agencée sous la forme d’une batterie de type très basse tension (typiquement 12 V, 24 V ou 48 V). Elle est rechargeable au moins par le générateur d’énergie électrique GE. On considère dans ce qui suit, à titre d’exemple non limitatif, que la batterie de servitude BS est de type Lithium-ion 12 V.The utility battery BS is responsible for supplying electrical energy to the on-board network RB, in addition to that supplied by the electrical energy generator GE powered by the main battery BP, and sometimes in place of this generator. GE electrical energy (especially when the GMP is asleep and the GE electrical energy generator is inactive). For example, this BS utility battery can be arranged in the form of a very low voltage type battery (typically 12 V, 24 V or 48 V). It is rechargeable at least by the GE electrical energy generator. We consider in the following, by way of non-limiting example, that the BS utility battery is of the 12 V Lithium-ion type.
La chaîne de transmission a un GMP qui est, ici, purement électrique, et donc qui comprend, notamment, une machine motrice MME électrique, un arbre moteur AM, et un arbre de transmission AT. On entend ici par « machine motrice électrique » une machine électrique agencée de manière à fournir ou récupérer du couple pour déplacer le système S (ici un véhicule). Le fonctionnement du GMP est supervisé par un calculateur de supervision CS.The transmission chain has a GMP which is, here, purely electric, and therefore which includes, in particular, an electric MME driving machine, an AM motor shaft, and an AT transmission shaft. Here we mean “electric driving machine” an electric machine arranged so as to provide or recover torque to move the system S (here a vehicle). The operation of the GMP is supervised by a CS supervision computer.
La machine motrice électrique MME (ici un moteur électrique) est couplée à la batterie principale BP, afin d’être alimentée en énergie électrique et d’alimenter cette batterie principale BP en énergie électrique pendant une phase de freinage récupératif. Elle est couplée à l’arbre moteur AM, pour lui fournir du couple par entraînement en rotation. Cet arbre moteur AM est ici couplé à un réducteur RD qui est aussi couplé à l’arbre de transmission AT, lui-même couplé à un premier train T1 (ici de roues), de préférence via un différentiel D1.The electric driving machine MME (here an electric motor) is coupled to the main battery BP, in order to be supplied with electrical energy and to supply this main battery BP with electrical energy during a regenerative braking phase. It is coupled to the AM motor shaft, to provide it with torque by rotational drive. This motor shaft AM is here coupled to a reduction gear RD which is also coupled to the transmission shaft AT, itself coupled to a first train T1 (here of wheels), preferably via a differential D1.
Ce premier train T1 est ici situé dans la partie avant PVV du véhicule S. Mais dans une variante ce premier train T1 pourrait être celui qui est ici référencé T2 et qui est situé dans la partie arrière PRV du véhicule S.This first train T1 is here located in the front part PVV of the vehicle S. But in a variant this first train T1 could be the one which is here referenced T2 and which is located in the rear part PRV of the vehicle S.
La machine motrice MME est, ici, aussi couplée au générateur d’énergie électrique GE qui est aussi couplé indirectement à la batterie de servitude BS, notamment pour la recharger avec de l’énergie électrique issue de la batterie principale BP et convertie.The driving machine MME is, here, also coupled to the electrical energy generator GE which is also indirectly coupled to the service battery BS, in particular to recharge it with electrical energy from the main battery BP and converted.
Ce générateur d’énergie électrique GE est un convertisseur de courant couplé électriquement au connecteur de recharge CN du véhicule S, à titre d’exemple. Il est ici aussi chargé d’alimenter le réseau de bord RB en énergie électrique issue de la batterie principale BP et convertie lorsque le GMP est en fonctionnement ou lorsque le GMP est endormi mais que le véhicule S est dans une phase de recharge de sa batterie principale BP, en plus d’assurer la recharge de la batterie de servitude BS.This GE electric energy generator is a current converter electrically coupled to the CN charging connector of the vehicle S, as an example. It is here also responsible for supplying the on-board network RB with electrical energy from the main battery BP and converted when the GMP is in operation or when the GMP is asleep but the vehicle S is in a battery recharge phase. main BP, in addition to ensuring the recharging of the BS service battery.
Dans l’exemple illustré non limitativement sur la
Par exemple, la batterie principale BP peut comprendre des cellules de stockage d’énergie électrique CE, éventuellement de type électrochimique (par exemple de type lithium-ion (ou Li-ion) ou Ni-Mh ou Ni-Cd). Egalement par exemple, la batterie principale BP peut être de type basse tension (typiquement 450 V à titre illustratif). Mais elle pourrait être de type moyenne tension ou haute tension.For example, the main battery BP may comprise electrical energy storage cells CE, possibly of the electrochemical type (for example of the lithium-ion (or Li-ion) or Ni-Mh or Ni-Cd type). Also for example, the main BP battery can be of the low voltage type (typically 450 V for illustration purposes). But it could be medium voltage or high voltage.
On notera, comme illustré non limitativement sur la
On notera également que la batterie principale BP est associée à un boîtier de batterie BB qui comprend notamment des moyens de mesure de tension, courant et température interne (non illustrés) et un calculateur de batterie CB. Ce calculateur de batterie CB centralise les mesures de courant, les mesures de tension et les mesures de température interne (notamment celles qui concernent individuellement chacune des cellules CE), et estime des paramètres de la batterie principale BP en fonction de ces mesures, et notamment sa résistance interne, sa tension minimale et son état de charge (ou SOC) ec en cours.It should also be noted that the main battery BP is associated with a battery box BB which notably includes means for measuring voltage, current and internal temperature (not shown) and a battery calculator CB. This CB battery calculator centralizes current measurements, voltage measurements and internal temperature measurements (in particular those which concern each of the CE cells individually), and estimates parameters of the main battery BP based on these measurements, and in particular its internal resistance, its minimum voltage and its current state of charge (or SOC).
Par exemple, le dispositif d’échange thermique DE, qui est couplé à la batterie principale BP, assure au moins le refroidissement de cette dernière (BP) lorsqu’une température interne de cette dernière (BP) est supérieure à un premier seuil (ou consigne de température), et interrompt ce refroidissement lorsque cette température interne devient inférieure à un second seuil (ou consigne de température), strictement inférieur au premier seuil. La régulation thermique est donc de type « tout ou rien ». Mais ce dispositif d’échange thermique DE peut aussi assurer le réchauffage de la batterie principale BP lorsqu’une température interne de cette dernière (BP) est inférieure à un seuil.For example, the heat exchange device DE, which is coupled to the main battery BP, ensures at least the cooling of the latter (BP) when an internal temperature of the latter (BP) is greater than a first threshold (or temperature setpoint), and interrupts this cooling when this internal temperature becomes lower than a second threshold (or temperature setpoint), strictly lower than the first threshold. Thermal regulation is therefore of the “all or nothing” type. But this heat exchange device DE can also ensure heating of the main battery BP when an internal temperature of the latter (LP) is below a threshold.
A titre d’exemple, le dispositif d’échange thermique DE peut être un échangeur de chaleur à plaques dans lequel circule un fluide caloporteur.For example, the heat exchange device DE can be a plate heat exchanger in which a heat transfer fluid circulates.
On notera que ce dispositif d’échange thermique DE est de préférence dédié à la seule batterie principale BP. Mais cela n’est pas obligatoire.Note that this heat exchange device DE is preferably dedicated to the main battery BP only. But this is not obligatory.
On notera également que dans l’exemple illustré non limitativement sur la
Comme évoqué plus haut, l’invention propose notamment un procédé de contrôle destiné à permettre le contrôle du fonctionnement, en fonction d’au moins une consigne de température ctk, du dispositif d’échange thermique DE qui est couplé à la batterie principale BP du système S.As mentioned above, the invention proposes in particular a control method intended to allow control of the operation, as a function of at least one temperature setpoint ct k , of the heat exchange device DE which is coupled to the main battery BP of the S system.
Ce procédé (de contrôle) peut être mis en œuvre au moins partiellement par le dispositif de contrôle DC (illustré sur les figures 1 et 2) qui comprend à cet effet au moins un processeur PR1, par exemple de signal numérique (ou DSP (« Digital Signal Processor »)), et au moins une mémoire MD. Ce dispositif de contrôle DC peut donc être réalisé sous la forme d’une combinaison de circuits ou composants électriques ou électroniques (ou « hardware ») et de modules logiciels (ou « software »). A titre d’exemple, il peut s’agir d’un microcontrôleur.This (control) method can be implemented at least partially by the DC control device (illustrated in Figures 1 and 2) which comprises for this purpose at least one processor PR1, for example a digital signal (or DSP ("DSP") Digital Signal Processor")), and at least one MD memory. This DC control device can therefore be produced in the form of a combination of electrical or electronic circuits or components (or “hardware”) and software modules (or “software”). For example, it can be a microcontroller.
La mémoire MD est vive afin de stocker des instructions pour la mise en œuvre par le processeur PR1 d’une partie au moins du procédé de contrôle. Le processeur PR1 peut comprendre des circuits intégrés (ou imprimés), ou bien plusieurs circuits intégrés (ou imprimés) reliés par des connections filaires ou non filaires. On entend par circuit intégré (ou imprimé) tout type de dispositif apte à effectuer au moins une opération électrique ou électronique.The memory MD is live in order to store instructions for the implementation by the processor PR1 of at least part of the control process. The processor PR1 may include integrated (or printed) circuits, or several integrated (or printed) circuits connected by wired or non-wired connections. By integrated (or printed) circuit we mean any type of device capable of performing at least one electrical or electronic operation.
Dans l’exemple illustré non limitativement sur les figures 1 et 2, le dispositif de contrôle DC fait partie du calculateur de batterie CB (et donc du boîtier de batterie BB). Mais cela n’est pas obligatoire. En effet, le dispositif de contrôle DC pourrait comprendre son propre calculateur dédié, lequel peut alors être couplé au calculateur de batterie CB.In the example illustrated non-limitingly in Figures 1 and 2, the DC control device is part of the battery calculator CB (and therefore of the battery box BB). But this is not obligatory. Indeed, the DC control device could include its own dedicated calculator, which can then be coupled to the CB battery calculator.
Comme illustré non limitativement sur la
On considère dans ce qui suit, à titre d’exemple non limitatif, que l’on doit déterminer une première consigne de température ct1(k = 1) pour déclencher (ou activer) la régulation du refroidissement par le dispositif d’échange thermique DE, et une seconde consigne de température ct2(k = 2) pour arrêter la régulation du refroidissement par le dispositif d’échange thermique DE. Mais on pourrait envisager de n’avoir qu’une seule consigne de température à déterminer pour déclencher (ou activer) la régulation et arrêter la régulation.We consider in what follows, by way of non-limiting example, that we must determine a first temperature setpoint ct 1 (k = 1) to trigger (or activate) the regulation of cooling by the heat exchange device DE, and a second temperature setpoint ct 2 (k = 2) to stop the regulation of cooling by the heat exchange device DE. But we could consider having only one temperature setpoint to determine to trigger (or activate) the regulation and stop the regulation.
Cette étape 10-20 comprend une sous-étape 10 dans laquelle on (le dispositif de contrôle DC) commence par déterminer pour un intervalle temporel it choisi et pour chacun d’au moins deux intervalles d’états de charge iecn(avec n ≥ 2) le temps passé tpnpar le système S en ayant un état de charge ec compris dans l’intervalle d’états de charge iecnconsidéré.This step 10-20 includes a sub-step 10 in which we (the DC control device) begin by determining for a chosen time interval it and for each of at least two intervals of charge states iec n (with n ≥ 2) the time spent tp n by the system S while having a state of charge ec included in the interval of states of charge iec n considered.
Cette sous-étape 10 nécessite que l’état de charge ec de la batterie principale BP soit régulièrement enregistré (par exemple périodiquement au moins lorsque la batterie principale BP est utilisée pour fournir ou recevoir de l’énergie électrique) en correspondance d’une date, pour que le dispositif de contrôle DC puisse déduire de ces enregistrements le temps passé tpnpar le système S en ayant un état de charge ec compris dans chaque intervalle d’états de charge iecnpour l’intervalle temporel it considéré.This sub-step 10 requires that the state of charge ec of the main battery BP be regularly recorded (for example periodically at least when the main battery BP is used to supply or receive electrical energy) in correspondence with a date , so that the control device DC can deduce from these records the time spent tp n by the system S by having a state of charge ec included in each interval of states of charge iec n for the time interval it considered.
L’étape 10-20 comprend aussi une sous-étape 20 dans laquelle on (le dispositif de contrôle DC) détermine pour chaque intervalle d’états de charge iecnchaque consigne de température ctken fonction du temps passé tpndéterminé pour cet intervalle d’états de charge iecn. Cela permet ensuite de contrôler le dispositif d’échange thermique DE pendant une durée choisie dc en fonction de chaque consigne de température ctkqui a été déterminée pour l’intervalle d’états de charge iecnauquel appartient l’état de charge ec en cours.Step 10-20 also includes a sub-step 20 in which (the DC control device) determines for each interval of charge states iec n each temperature setpoint ct k as a function of the time spent tp n determined for this interval of states of charge iec n . This then makes it possible to control the heat exchange device DE for a chosen duration dc as a function of each temperature setpoint ct k which has been determined for the interval of charge states iec n to which the charge state ec belongs in course.
Grâce à la détermination d’un historique du profil d’utilisation de la batterie principale BP, et à l’utilisation de cet historique pour adapter les consignes de température ctkdu dispositif d’échange thermique DE on obtient un compromis autonomie de fonctionnement du système S / durabilité de la batterie principale BP qui est bien meilleur que lorsque les consignes de température ctksont fixes et prédéfinies.Thanks to the determination of a history of the usage profile of the main battery BP, and the use of this history to adapt the temperature setpoints ct k of the heat exchange device DE, we obtain a compromise operating autonomy of the S system / durability of the main battery BP which is much better than when the temperature setpoints ct k are fixed and predefined.
L’autonomie se traduit par un balayage de toute la plage d’utilisation de la batterie principale BP. Mais, si l’on intègre sur toute la durée de vie de la batterie principale BP le temps passé tpnpar intervalle d’états de charge iecn, une majorité des trajets (dans le cas d’un véhicule) se fait dans un même intervalle d’états de charge iecn, pour la très grande majorité des usagers. Cet intervalle d’états de charge iecnpeut correspondre à des SOC élevés du fait que de nombreux usagers ont l’habitude de recharger systématiquement la batterie principale BP de leur véhicule S lorsqu’ils arrivent chez eux et/ou sur leur lieu de travail, en particulier lorsque le GMP est purement électrique et que le véhicule S est quasiment exclusivement utilisé pour des petits trajets urbains. Mais cet intervalle d’états de charge iecnpeut aussi correspondre à des SOC moyens si certaines stratégies de charge sont appliquées par des usagers ou par un calculateur de leur véhicule S. Par conséquent, en utilisant des consignes de température ctkplus basses pour diminuer plus fortement la température de la batterie principale BP lorsque l’état de charge ec est compris dans un intervalle d’états de charge iecnassocié à un temps passé tpnélevé (voire le plus élevé), on diminue le vieillissement de la batterie principale BP pendant une partie importante (voire une majorité) du temps passé tpntout en affectant de manière limitée une décharge totale.Autonomy results in sweeping the entire range of use of the main BP battery. But, if we integrate over the entire life of the main battery BP the time spent tp n per interval of states of charge iec n , a majority of journeys (in the case of a vehicle) are made in a same interval of iec n charge states, for the vast majority of users. This interval of iec n charge states can correspond to high SOCs due to the fact that many users are in the habit of systematically recharging the main BP battery of their vehicle S when they arrive at home and/or at their workplace , in particular when the GMP is purely electric and the S vehicle is almost exclusively used for short urban journeys. But this interval of states of charge iec n can also correspond to average SOCs if certain charging strategies are applied by users or by a computer of their vehicle S. Consequently, by using lower temperature setpoints ct k for reduce the temperature of the main battery BP more significantly when the state of charge ec is included in an interval of states of charge iec n associated with a high time spent tp n (or even the highest), the aging of the battery is reduced. main battery BP for a significant part (or even a majority) of the time spent tp n while affecting a total discharge in a limited way.
Par exemple, si 70% de l’intervalle temporel it sont passés dans un intervalle d’états de charge iecnde 20%, baisser la température de régulation (par un abaissement de la consigne de température ctk) chaque fois que l’état de charge ec en cours de la batterie principale BP est compris dans cet intervalle d’états de charge iecnva permettre d’agir 70% du temps intégré sur la vie de cette batterie principale BP mais la dégradation d’autonomie ne sera que de 20% de ce qu’elle aurait été avec une consigne de température fixe et plus basse.For example, if 70% of the time interval it has passed into an interval of charge states iec n of 20%, lower the regulation temperature (by lowering the temperature setpoint ct k ) each time the current state of charge ec of the main battery BP is included in this interval of states of charge iec n will make it possible to act 70% of the integrated time on the life of this main battery BP but the degradation of autonomy will only be 20% of what it would have been with a fixed and lower temperature setpoint.
On comprendra que ce sont au moins les processeur PR1 et mémoire MD du dispositif de contrôle DC qui sont agencés pour effectuer les opérations consistant à déterminer pour chaque intervalle temporel it choisi et pour chaque intervalle d’états de charge iecnun temps passé tpnpar le système S en ayant un état de charge ec compris dans l’intervalle d’états de charge iecnconsidéré, puis à déterminer pour chaque intervalle d’états de charge iecnchaque consigne de température ctken fonction du temps passé tpndéterminé pour cet intervalle d’états de charge iecn, afin de contrôler le dispositif d’échange thermique DE pendant la durée choisie dc en fonction de la consigne de température ctkdéterminée pour l’intervalle d’états de charge iecnauquel appartient l’état de charge ec en cours.It will be understood that it is at least the processor PR1 and memory MD of the control device DC which are arranged to carry out the operations consisting of determining for each time interval it chosen and for each interval of charge states iec n a time spent tp n by the system S by having a state of charge ec included in the interval of states of charge iec n considered, then to determine for each interval of states of charge iec n each temperature setpoint ct k as a function of the time spent tp n determined for this interval of charge states iec n , in order to control the heat exchange device DE for the chosen duration dc as a function of the temperature setpoint ct k determined for the interval of charge states iec n at which belongs to the current EC charging state.
Par exemple, dans la sous-étape 10 de l’étape 10-20 l’intervalle temporel choisi it peut être compris entre 20 heures et 100 heures. A titre d’exemple illustratif l’intervalle temporel choisi it peut être égal à 50 heures. Mais d’autres valeurs d’intervalle temporel choisi it peuvent être utilisées.For example, in substep 10 of step 10-20 the chosen time interval it can be between 20 hours and 100 hours. As an illustrative example, the chosen time interval it can be equal to 50 hours. But other time interval values chosen it can be used.
Egalement par exemple, dans la sous-étape 10 de l’étape 10-20 chaque intervalle d’états de charge iecnpeut avoir une largeur comprise entre 10% et 30%. A titre d’exemple illustratif chaque intervalle d’états de charge iecnpeut avoir une largeur égale à 20%. Dans ce cas on peut utiliser cinq intervalles d’états de charge iec1à iec5(n = 1 à 5), avec iec1= [0%, 20%[, iec2= [20%, 40%[, iec3= [40%, 60%[, iec4= [60%, 80%[ et iec5= [80%, 100%]. Mais d’autres largeurs d’intervalle d’états de charge iecnpeuvent être utilisées. De même, les différents intervalles d’états de charge iecnpeuvent avoir des largeurs différentes.Also for example, in substep 10 of step 10-20 each interval of iec n charge states can have a width between 10% and 30%. As an illustrative example, each iec n charge state interval can have a width equal to 20%. In this case we can use five intervals of charge states iec 1 to iec 5 (n = 1 to 5), with iec 1 = [0%, 20%[, iec 2 = [20%, 40%[, iec 3 = [40%, 60%[, iec 4 = [60%, 80%[ and iec 5 = [80%, 100%]. But other iec n charge state interval widths can be used. Likewise, the different iec n charge state intervals can have different widths.
Egalement par exemple, dans la sous-étape 20 de l’étape 10-20 chaque consigne de température ctkpeut être déterminée dans au moins une table (ou cartographie) établissant une correspondance entre les intervalles d’états de charge iecn,des consignes de température ctket des temps passés tpn. Chaque table (ou cartographie) peut être obtenue lors de phases d’essais ou de mise au point d’un système qui est similaire au système S.Also for example, in sub-step 20 of step 10-20 each temperature setpoint ct k can be determined in at least one table (or map) establishing a correspondence between the intervals of states of charge iec n, of temperature instructions ct k and times spent tp n . Each table (or map) can be obtained during testing or development phases of a system which is similar to system S.
Au moins deux modes de réalisation peuvent être envisagés pour déterminer les consignes de température ctk.At least two embodiments can be considered to determine the temperature setpoints ct k .
Dans un premier mode de réalisation, dans la sous-étape 20 de l’étape 10-20 on (le dispositif de contrôle DC) peut déterminer chaque intervalle d’états de charge iecnayant un temps passé déterminé tpnqui est supérieur à un seuil s1 choisi. Par exemple, les temps passés déterminés tpnet le seuil s1 peuvent être exprimés en pourcentages de l’intervalle de temps it choisi.In a first embodiment, in substep 20 of step 10-20 we (the DC control device) can determine each interval of charge states iec n having a determined past time tp n which is greater than a chosen threshold s1. For example, the determined past times tp n and the threshold s1 can be expressed as percentages of the chosen time interval it.
Puis, dans la sous-étape 20 on (le dispositif de contrôle DC) peut déterminer pour chaque intervalle d’états de charge iecndéterminé (soit tpn> s1), dit premier intervalle d’états de charge, chaque consigne de température ctk, dite première consigne de température, et pour chaque autre intervalle d’états de charge iecn’non déterminé (soit tpn≤ s1), dit second intervalle d’états de charge, chaque autre consigne de température ct’k, dite seconde consigne de température et différente d’une première consigne de température ctkcorrespondante.Then, in sub-step 20 we (the DC control device) can determine for each determined iec n charge state interval (i.e. tp n > s1), called first charge state interval, each temperature setpoint ct k , called the first temperature setpoint, and for each other interval of charge states iec n' not determined (i.e. tp n ≤ s1), called second interval of charge states, each other temperature setpoint ct' k , said second temperature setpoint and different from a corresponding first temperature setpoint ct k .
En d’autres termes, dans ce premier mode de réalisation on associe à tous les premiers intervalles d’états de charge iecnayant un temps passé tpnsupérieur au seuil s1 une (ou des) première(s) consigne(s) de température ctk, et on associe à tous les seconds intervalles d’états de charge iecn’ayant un temps passé tpn’inférieur ou égal au seuil s1 une (ou des) seconde(s) consigne(s) de température ct’k. Par conséquent, chaque fois que l’état de charge ec en cours est compris dans un premier intervalle d’états de charge iecn, on utilise la (ou les) première(s) consigne(s) de température ctk, et chaque fois que l’état de charge ec en cours est compris dans un second intervalle d’états de charge iecn, on utilise la (ou les) seconde(s) consigne(s) de température ct’k.In other words, in this first embodiment we associate with all the first intervals of states of charge iec n having a time spent tp n greater than the threshold s1 one (or more) first setpoint(s) of temperature ct k , and we associate with all the second intervals of states of charge iec n' having a past time tp n' less than or equal to the threshold s1 one (or more) second(s) temperature setpoint(s) ct' k . Consequently, each time the current state of charge ec is included in a first interval of states of charge iec n , the first temperature setpoint(s) ct k are used, and each Once the current state of charge ec is included in a second interval of states of charge iec n , we use the second temperature setpoint(s) ct' k .
Par exemple, le seuil s1 peut être compris entre 50% et 80% de la durée de l’intervalle temporel it. A titre d’exemple illustratif le seuil s1 peut être égal à 70% de la durée de l’intervalle temporel it. Mais d’autres valeurs de seuil s1 peuvent être utilisées.For example, the threshold s1 can be between 50% and 80% of the duration of the time interval it. As an illustrative example, the threshold s1 can be equal to 70% of the duration of the time interval it. But other threshold values s1 can be used.
Dans ce premier mode de réalisation chaque consigne de température ctkpeut être déterminée dans au moins une table (ou cartographie) établissant une correspondance entre les intervalles d’états de charge iecn,des paires de première ctket seconde ct’kconsignes de température et des temps passés tpn. On comprendra que lorsque l’état de charge ec en cours appartient à un premier intervalle d’états de charge iecn, on choisit dans la table (ou cartographie) chaque première consigne de température ctkcorrespondant à ce premier intervalle d’états de charge iecnpour le temps passés tpnsupérieur au seuil s1. En revanche, lorsque l’état de charge ec en cours appartient à un second intervalle d’états de charge iecn’, on choisit dans la table (ou cartographie) chaque seconde consigne de température ct’kcorrespondant à ce second intervalle d’états de charge iecn’pour le temps passés tpn’inférieur ou égal au seuil s1. Chaque table (ou cartographie) peut être obtenue lors de phases d’essais ou de mise au point d’un système qui est similaire au système S.In this first embodiment each temperature setpoint ct k can be determined in at least one table (or map) establishing a correspondence between the intervals of states of charge iec n, pairs of first ct k and second ct' k setpoints of temperature and times spent tp n . It will be understood that when the current state of charge ec belongs to a first interval of states of charge iec n , each first temperature setpoint ct k corresponding to this first interval of states of charge is chosen from the table (or map). iec charge n for the time spent tp n greater than the threshold s1. On the other hand, when the current state of charge ec belongs to a second interval of states of charge iec n' , each second temperature setpoint ct' k corresponding to this second interval of charge is chosen from the table (or map). states of charge iec n' for the time spent tp n' less than or equal to the threshold s1. Each table (or map) can be obtained during testing or development phases of a system which is similar to system S.
Dans un second mode de réalisation, dans la sous-étape 20 de l’étape 10-20 on (le dispositif de contrôle DC) peut déterminer parmi tous les intervalles d’états de charge iecncelui qui a le plus grand temps passé déterminé tpn.In a second embodiment, in substep 20 of step 10-20 we (the DC control device) can determine among all the iec n charge state intervals the one which has the greatest determined spent time tpn .
Puis, dans la sous-étape 20 on (le dispositif de contrôle DC) peut déterminer pour cet unique intervalle d’états de charge iecndéterminé, dit premier intervalle d’états de charge, chaque consigne de température ctk, dite première consigne de température, et pour chaque autre intervalle d’états de charge iecn’non déterminé, dit second intervalle d’états de charge, chaque autre consigne de température ct’k, dite seconde consigne de température et différente d’une première consigne de température ctkcorrespondante.Then, in sub-step 20 we (the DC control device) can determine for this unique interval of determined states of charge iec n , called first interval of states of charge, each temperature setpoint ct k , called first setpoint of temperature, and for each other interval of states of charge iec n' not determined, called second interval of states of charge, each other temperature setpoint ct' k , called second temperature setpoint and different from a first setpoint of corresponding temperature ct k .
En d’autres termes, dans ce second mode de réalisation on associe à l’unique premier intervalle d’états de charge iecnayant le plus grand temps passé tpnune (ou des) première(s) consigne(s) de température ctk, et on associe à tous les seconds intervalles d’états de charge iecn’n’ayant pas le plus grand temps passé tpnune (ou des) seconde(s) consigne(s) de température ct’k. Par conséquent, chaque fois que l’état de charge ec en cours est compris dans l’unique premier intervalle d’états de charge iecn, on utilise la (ou les) première(s) consigne(s) de température ctk, et chaque fois que l’état de charge ec en cours est compris dans un second intervalle d’états de charge iecn, on utilise la (ou les) seconde(s) consigne(s) de température ct’k.In other words, in this second embodiment we associate with the unique first interval of charge states iec n having the greatest time spent tp n one (or more) first temperature setpoint(s). ct k , and we associate with all the second intervals of states of charge iec n' not having the greatest time spent tp n one (or more) second(s) temperature setpoint(s) ct' k . Consequently, each time that the current state of charge ec is included in the unique first interval of states of charge iec n , the first temperature setpoint(s) ct k are used, and each time that the current state of charge ec is included in a second interval of states of charge iec n , the second temperature setpoint(s) ct' k is used.
Dans ce second mode de réalisation chaque consigne de température ctkpeut être aussi déterminée dans au moins une table (ou cartographie) établissant une correspondance entre les intervalles d’états de charge iecn, des paires de première ctket seconde ct’kconsignes de température et des temps passés tpn. Mais, ici, lorsque l’état de charge ec en cours appartient au seul premier intervalle d’états de charge iecn, on choisit dans la table (ou cartographie) chaque première consigne de température ctkcorrespondant à ce premier intervalle d’états de charge iecnpour le temps passés tpn. En revanche, lorsque l’état de charge ec en cours appartient à un second intervalle d’états de charge iecn’, on choisit dans la table (ou cartographie) chaque seconde consigne de température ct’kcorrespondant à ce second intervalle d’états de charge iecn’pour le temps passés tpn’. Chaque table (ou cartographie) peut être obtenue lors de phases d’essais ou de mise au point d’un système qui est similaire au système S.In this second embodiment each temperature setpoint ct k can also be determined in at least one table (or map) establishing a correspondence between the intervals of states of charge iec n , pairs of first ct k and second ct' k temperature instructions and times spent tp n . But, here, when the current state of charge ec belongs to only the first interval of states of charge iec n , we choose from the table (or map) each first temperature setpoint ct k corresponding to this first interval of states of charge iec n for the time spent tp n . On the other hand, when the current state of charge ec belongs to a second interval of states of charge iec n' , each second temperature setpoint ct' k corresponding to this second interval of charge is chosen from the table (or map). states of charge iec n' for the past time tp n' . Each table (or map) can be obtained during testing or development phases of a system which is similar to system S.
On notera que dans la sous-étape 20 de l’étape 10-20 on le dispositif de contrôle DC) peut déterminer pour chaque intervalle d’états de charge iecnchaque consigne de température ctken fonction également d’un mode de fonctionnement en cours du système S, choisi parmi un mode de recharge de la batterie principale BP et un mode de fourniture d’énergie électrique par la batterie principale BP, et/ou d’une information représentative d’une durée prévue d’utilisation de la batterie principale BP.It will be noted that in sub-step 20 of step 10-20 the control device DC) can determine for each interval of charge states iec n each temperature setpoint ct k also depending on an operating mode in progress of the system S, chosen from a mode of recharging the main battery BP and a mode of supplying electrical energy by the main battery BP, and/or information representative of an expected duration of use of the main battery BP.
On comprendra que lorsque le système S constitue un véhicule, le mode de fourniture d’énergie électrique est le mode de roulage pendant lequel le véhicule S circule, et la durée prévue d’utilisation de la batterie principale BP est la durée d’un trajet devant être emprunté par le véhicule S.It will be understood that when the system S constitutes a vehicle, the mode of supply of electrical energy is the driving mode during which the vehicle S travels, and the expected duration of use of the main battery BP is the duration of a journey to be taken by vehicle S.
On différencie ici le mode de recharge et le mode de fourniture d’énergie électrique (ou de roulage) car dans le mode de recharge le compromis est entre la vitesse de vieillissement de la batterie principale BP et la durée de la recharge de la batterie principale BP, et à un second niveau le rendement de recharge. En effet, dans le cas de certaines recharges où le système S est laissé branché en temps masqué (c’est-à-dire pendant qu’il n’est pas utilisé par ses usagers, par exemple la nuit ou pendant une journée de travail), quelques minutes de recharge supplémentaires sont négligeables. Il est donc possible de proposer une régulation de température (ici un refroidissement) à une température qui peut être en-dessous de la température extérieure ce qui induit une augmentation de la durée de recharge. Il est aussi possible de maintenir un refroidissement de la batterie principale BP pendant toute la durée du branchement y compris une fois que la batterie principale BP est complètement chargée, tout particulièrement pour les pays considérés comme « chaud » du fait qu’ils présentent des températures en hiver et en été qui sont respectivement au-dessus de 15°C et 35°C. Par conséquent, dans le mode de fourniture d’énergie électrique (ou de roulage), on utilisera préférentiellement des consignes de température ctkplus élevées que celles utilisées dans le mode de recharge.We differentiate here between the charging mode and the mode of supplying electrical energy (or driving) because in the charging mode the compromise is between the speed of aging of the main battery BP and the duration of recharging of the main battery BP, and at a second level the recharge efficiency. Indeed, in the case of certain recharges where the system S is left connected in hidden times (that is to say while it is not used by its users, for example at night or during a working day ), a few extra minutes of charging are negligible. It is therefore possible to offer temperature regulation (here cooling) at a temperature which may be below the outside temperature, which leads to an increase in the recharge time. It is also possible to maintain cooling of the main BP battery for the entire duration of the connection, including once the main BP battery is fully charged, particularly for countries considered "hot" because they have temperatures in winter and summer which are respectively above 15°C and 35°C. Consequently, in the mode of supplying electrical energy (or driving), we will preferably use temperature setpoints ct k higher than those used in the charging mode.
Lorsque l’on connait la durée prévue d’utilisation de la batterie principale BP (par exemple celle d’un trajet), plus cette durée sera longue, plus on utilisera préférentiellement des consignes de température ctkélevées. En effet, plus la température de la batterie principale BP est élevée, plus l’autonomie du système S est importante. A titre d’exemple, on peut utiliser une consigne de température ctkégale à 45°C lorsque le trajet programmé sur un système de navigation embarqué représente une distance qui est importante par rapport à l’autonomie kilométrique du véhicule S (typiquement un trajet d’au moins 300 km pour une autonomie kilométrique d’environ 400 km).When we know the expected duration of use of the main battery BP (for example that of a journey), the longer this duration is, the more we will preferentially use high temperature ct k settings. In fact, the higher the temperature of the main battery BP, the greater the autonomy of the system S. For example, we can use a temperature setpoint ct k equal to 45°C when the journey programmed on an on-board navigation system represents a distance which is significant in relation to the kilometer range of the vehicle S (typically a journey of at least 300 km for a kilometer range of around 400 km).
On notera que dans la sous-étape 20 de l’étape 10-20 on (le dispositif de contrôle DC) peut déterminer pour chaque intervalle d’états de charge iecnchaque consigne de température ctken fonction également de l’état de santé en capacité (ou SOHC (« State Of Health of Capacity »)) et/ou de l’état de santé résistif (ou SOHR (« State Of Health of Resistance »)) et/ou de la température extérieure (par exemple pour maitriser l’énergie nécessaire au refroidissement de la batterie principale BP) et/ou de l’énergie rechargée cumulée et/ou de la quantité d’électricité rechargée cumulée et/ou d’une demande d’un usager du système S (par exemple pour choisir entre performances et durée de vie de la batterie principale BP). Chaque table (ou cartographie) est alors adaptée en fonction de chaque paramètre supplémentaire pris en compte dans la détermination de chaque consigne de température ctk.It will be noted that in sub-step 20 of step 10-20 we (the DC control device) can determine for each interval of charge states iec n each temperature setpoint ct k also depending on the state of capacity health (or SOHC (“State Of Health of Capacity”)) and/or the resistive state of health (or SOHR (“State Of Health of Resistance”)) and/or the outside temperature (for example for control the energy necessary for cooling the main battery BP) and/or the cumulative recharged energy and/or the cumulative quantity of recharged electricity and/or a request from a user of the system S (for example to choose between performance and life of the main battery BP). Each table (or map) is then adapted according to each additional parameter taken into account in determining each temperature setpoint ct k .
On notera également que l’influence de l’état de charge ec étant bien plus importante que celle de la température, il est préférable de conserver une valeur de température de batterie plus élevée dans les intervalles d’états de charge iecnoù l’état de charge ec est plus élevé. Par exemple, on peut utiliser une consigne de température ctkégale à 35°C lorsque l’état de charge ec est supérieur à 80% et une consigne de température ctkégale à 25°C lorsque l’état de charge ec est inférieur ou égal à 80%. Dans ce cas, à 25 °C le courant maximum de recharge autorisé lorsque l’état de charge ec est égal à 60% reste supérieur à celui qui est autorisé lorsque l’état de charge ec est égal à 80% à 35°C. Egalement dans ce cas, à 25 °C le courant maximum de décharge autorisé lorsque l’état de charge ec est égal à 20% reste supérieur à celui qui est autorisé lorsque l’état de charge ec est égal à 15% à 35°C.It should also be noted that the influence of the state of charge ec being much greater than that of the temperature, it is preferable to maintain a higher battery temperature value in the state of charge intervals iec n where the EC state of charge is higher. For example, we can use a temperature setpoint ct k equal to 35°C when the state of charge ec is greater than 80% and a temperature setpoint ct k equal to 25°C when the state of charge ec is lower or equal to 80%. In this case, at 25°C the maximum recharge current authorized when the ec state of charge is equal to 60% remains higher than that authorized when the ec state of charge is equal to 80% at 35°C. Also in this case, at 25°C the maximum discharge current authorized when the state of charge ec is equal to 20% remains higher than that which is authorized when the state of charge ec is equal to 15% at 35°C .
Pour ce qui concerne l’influence sur la résistance des cellules CE du contrôle permis par l’invention, il est rappelé que cette résistance influe sur l’énergie qui est perdue par effet joule et l’énergie qui est nécessaire pour évacuer les calories produites. Mais l’augmentation de ces pertes et dépenses d’énergie résultant du contrôle selon l’invention est très limitée, typiquement très inférieure à 1% de la capacité de stockage de la batterie principale BP et donc de l’autonomie offerte par cette dernière (BP).With regard to the influence on the resistance of the CE cells of the control allowed by the invention, it is recalled that this resistance influences the energy which is lost by joule effect and the energy which is necessary to evacuate the calories produced . But the increase in these losses and energy expenditure resulting from the control according to the invention is very limited, typically much less than 1% of the storage capacity of the main BP battery and therefore of the autonomy offered by the latter ( BP).
Pour ce qui concerne l’énergie de freinage récupérée, l’invention permet d’optimiser, en fonction de l’intervalle d’états de charge iecnauquel appartient l’état de charge ec en cours, le compromis régénération / vieillissement en ne dégradant pas la capacité à régénérer. Par exemple, en utilisant une consigne de température ctkégale à 35°C au-dessus d’un état de charge d’environ 90%, il n’y a pas de dégradation de la capacité à régénérer, et en utilisant une consigne de température ctkégale à 25°C en-dessous d’un état de charge d’environ 85%, la vitesse de dégradation de la capacité à régénérer est diminuée.With regard to the braking energy recovered, the invention makes it possible to optimize, as a function of the interval of charge states iec n to which the current charge state ec belongs, the regeneration/aging compromise by not not degrading the ability to regenerate. For example, by using a temperature setpoint ct k equal to 35°C above a state of charge of approximately 90%, there is no degradation of the capacity to regenerate, and by using a setpoint of temperature ct k equal to 25°C below a state of charge of approximately 85%, the speed of degradation of the capacity to regenerate is reduced.
On notera également que l’état de charge ec peut aussi être pris en compte pour déterminer des consignes de température pour une phase d’après-refroidissement (ou « post-cooling ») de la batterie principale BP pendant laquelle on déclenche une nouvelle phase de refroidissement une fois le véhicule S arrêté.It should also be noted that the state of charge ec can also be taken into account to determine the temperature setpoints for a post-cooling (or “post-cooling”) phase of the main battery BP during which a new phase is triggered. cooling once the vehicle S has stopped.
On notera également, comme illustré non limitativement sur la
On notera également que l’invention propose aussi un produit programme d’ordinateur (ou programme informatique) comprenant un jeu d’instructions qui, lorsqu’il est exécuté par des moyens de traitement de type circuits électroniques (ou hardware), comme par exemple le processeur PR1, est propre à mettre en œuvre le procédé de contrôle décrit ci-avant pour contrôler le fonctionnement, en fonction d’au moins une consigne de température ctk, du dispositif d’échange thermique DE qui est couplé à la batterie (principale) BP du système S.It will also be noted that the invention also proposes a computer program product (or computer program) comprising a set of instructions which, when executed by processing means of the electronic circuit (or hardware) type, such as for example the processor PR1 is capable of implementing the control method described above to control the operation, as a function of at least one temperature setpoint ct k , of the heat exchange device DE which is coupled to the battery ( main) BP of the S system.
Claims (10)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR2201405A FR3132792A1 (en) | 2022-02-17 | 2022-02-17 | CONTROL OF THE TEMPERATURE SETPOINT OF A HEAT EXCHANGE DEVICE COUPLED TO A SYSTEM BATTERY |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR2201405A FR3132792A1 (en) | 2022-02-17 | 2022-02-17 | CONTROL OF THE TEMPERATURE SETPOINT OF A HEAT EXCHANGE DEVICE COUPLED TO A SYSTEM BATTERY |
| FR2201405 | 2022-02-17 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR3132792A1 true FR3132792A1 (en) | 2023-08-18 |
Family
ID=81749205
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR2201405A Pending FR3132792A1 (en) | 2022-02-17 | 2022-02-17 | CONTROL OF THE TEMPERATURE SETPOINT OF A HEAT EXCHANGE DEVICE COUPLED TO A SYSTEM BATTERY |
Country Status (1)
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| FR (1) | FR3132792A1 (en) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US20100305638A1 (en) * | 2009-05-27 | 2010-12-02 | Mccabe Aaron R | Method and Apparatus for Phrenic Nerve Activation Detection with Respiration Cross-Checking |
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-
2022
- 2022-02-17 FR FR2201405A patent/FR3132792A1/en active Pending
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