WO2010094875A1 - Systeme et procede de gestion de recharge d'une batterie - Google Patents

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Denis Porcellato
Eric Breton
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Peugeot Citroën Automobiles SA
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Abstract

La présente invention concerne un système de gestion de recharge d'une batterie de stockage d'énergie électrique d'alimentation (5) d'une chaîne de traction électrique ou hybride d'un véhicule en phase d'immobilisation. Selon l'invention, il comprend : - une interface de données (1 ), - un calculateur de gestion électronique de la batterie (4), ce calculateur étant relié en parallèle à la batterie (5) et à des moyens de recharge de la batterie (6, 7), - un superviseur véhicule (3) reliant l'interface de données (1 ) au calculateur de gestion électronique de la batterie (4) par l'intermédiaire d'un boîtier de servitudes intelligent BSI (2), - ledit calculateur de gestion électronique de la batterie (4) comportant des moyens de réception d'informations émises à partir de l'interface de donnée (1 ) via le superviseur véhicule (3) et le boîtier de servitudes intelligent BSI (2), des moyens de traitement d'informations pour déterminer une durée d'immobilisation du véhicule à partir de ces informations et un durée de charge complète de la batterie à partir de l'état de charge initial de la batterie et des moyens pour programmer des consignes de charge de la batterie (6, 7) en fonction de la durée d'immobilisation par rapport à la durée de charge pour que la batterie atteigne l'état de charge le plus élevé juste avant son utilisation de sorte qu'elle reste dans un état de charge faible ou le plus bas le plus longtemps possible en stockage.

Description


  SYSTEME ET PROCEDE DE GESTION DE RECHARGE D'UNE BATTERIE 

  
La présente invention concerne un système de gestion de recharge d'une batterie de stockage d'énergie électrique d'alimentation d'une chaîne de traction électrique ou hybride d'un véhicule. L'invention concerne également un procédé de gestion de recharge associé. 

  
La présente invention a notamment pour but d'augmenter la durée de vie d'une batterie tout en réduisant le coût de fabrication d'une telle batterie en évitant son surdimensionnement par rapport au cahier de charges pour lequel le véhicule a été conçu. 

  
Un des objectifs actuels concernant les sources de stockage électrochimiques (SSE) est qu'elles puissent durer toute la durée de vie du véhicule, généralement entre 10 et 15 ans. 

  
On distingue deux types de vieillissement : le vieillissement du fait de son utilisation et le vieillissement calendaire qui correspond au vieillissement intrinsèque de la batterie. Le vieillissement d'une batterie s'exprime par la perte progressive de performances en termes d'énergie et de puissance disponible. Par conséquent, la batterie doit être surdimensionnée en début de vie pour qu'elle puisse toujours répondre aux spécifications en termes d'énergie et de puissance en fin de vie. Or la batterie est un composant coûteux qui doit être dimensionné au plus juste en fonction du cahier des charges du véhicule, pour minimiser l'impact de son coût. 

  
Les batteries qui sont des composants physico-chimiques sont particulièrement sensibles au niveau d'état de charge et à la température. Ainsi les deux principaux paramètres qui influencent la durée de vie calendaire et son vieillissement du fait de son utilisation sont l'état de charge et la température. Plus la température de stockage ou d'utilisation est basse, meilleure est la durée de vie. De même, plus l'état de charge à laquelle est stockée ou utilisée la batterie est bas, meilleur est la durée de vie. Le tableau 1 ci-dessus illustre les données concernant la durée de vie calendaire exprimée en année pour une batterie Lithium en fonction de l'état de charge par rapport à sa capacité de charge pour trois températures 25[deg.] C, 45 C et 60[deg.] C. 

  

 <EMI ID=4.1> 
 

  
Tableau 1 

  
II ressort de ce tableau que la durée de vie calendaire est passée de 17,7 ans à 25[deg.]C avec un état de charge à 50% à seulement 2,6 ans à 25[deg.]C avec un état de charge à 100%. Le paramètre du vieillissement calendaire est donc un paramètre qu'il ne faut pas négliger. En effet le véhicule est en mode parking 95% de son temps. Par conséquent, pour améliorer la durée de vie calendaire de la source de stockage, il est nécessaire d'optimiser la gestion de l'état de charge lorsque la batterie est en mode stockage. Dans l'état de la technique, pour les véhicules automobiles dont la motorisation fait appel complètement ou en partie à une source de stockage d'énergie électrique, il n'existe pas de gestion de l'état de charge de cette source de manière à optimiser son fonctionnement en fonction du besoin d'utilisation du véhicule.

   En particulier il n'existe pas de gestion de l'état de charge de la batterie lorsque le véhicule est en mode parking, en phase de non utilisation. Généralement, lorsque la batterie est branchée au réseau ou à une borne de charge rapide, cette source est chargée à pleine charge, c'est-à-dire à 100% lorsque le temps de charge est suffisant immédiatement, même si le véhicule n'est pas utilisé tout de suite dès la fin de charge. Une telle utilisation de la batterie, conformément aux données illustrées dans le tableau 1 , fait dégrader rapidement les performances de la source de stockage. Selon le tableau 1 , quelque soit la température de stockage, la durée de vie calendaire est divisée par un facteur de l'ordre de 7, si l'état de charge de stockage passe de 50% à 100%. 

  
La présente invention vise donc à proposer un dispositif et un procédé de gestion de batterie permettant de palier les inconvénients techniques décrites ci-dessus, améliorer la durée de vie d'une batterie en fonction des différents profils du véhicule, tout en permettant ainsi de dimensionner au plus juste la batterie, en fonction du cahier des charges du véhicule, pour minimiser l'impact de son coût de fabrication. Pour cela, le principe de l'invention consiste à charger pleinement la source de stockage électrochimique mais en programmant sa charge pour qu'elle atteigne les états de charge élevées juste avant son utilisation afin qu'elle reste dans les états de charge les plus bas le plus longtemps possible en mode stockage. On entend par "batterie ou source de stockage en mode stockage" lorsque le véhicule est en mode parking.

   De cette façon, on améliore la durée de vie de la batterie. 

  
Bien entendu, il est également nécessaire de garantir une température de stockage ou d'utilisation la plus basse possible en ayant un système de ventilation ou de climatisation efficace. A cet effet, l'invention concerne donc un système de gestion de recharge d'une batterie de stockage d'énergie électrique d'alimentation d'une chaîne de traction électrique ou hybride d'un véhicule. Selon l'invention, il comprend : 

  
- une interface de données, - un calculateur de gestion électronique de la batterie destinée à la mise en charge de la batterie, ce calculateur étant relié en parallèle à la batterie et à des moyens de recharge de la batterie, 

  
- un superviseur véhicule reliant l'interface de données au calculateur de gestion électronique de la batterie, par l'intermédiaire d'un Boîtier de Servitudes Intelligent (BSI), 

  
- ce calculateur de gestion électronique de la batterie comportant des moyens de réception d'informations émises à partir de l'interface de donnée via le superviseur véhicule et le boîtier de servitudes intelligent BSI, des moyens de traitement d'informations pour déterminer une durée d'immobilisation du véhicule à partir de ces informations et un durée de charge complète de la batterie à partir de l'état de charge initial de la batterie et des moyens pour programmer des consignes de charge de la batterie en fonction de la durée d'immobilisation par rapport à la durée de charge pour que la batterie atteigne l'état de charge le plus élevé juste avant son utilisation de sorte qu'elle reste dans un état de charge faible ou le plus bas le plus longtemps possible en stockage. 

  
Ainsi le système de gestion selon l'invention permet d'assurer que la batterie en mode de stockage reste dans un état de charge le plus bas possible le plus longtemps possible, de ce fait le système de l'invention permet de programmer la charge de la batterie à un niveau de charge suffisant ou plein pour l'utilisation du véhicule uniquement avant son utilisation, sans recharger automatiquement la batterie à 100% immédiatement après utilisation et laisser la batterie en mode de stockage dans un état de charge élevé, ce qui endommagerait la batterie et diminue fortement sa durée de vie. 

  
Selon une forme de réalisation de l'invention, l'interface de données comporte des moyens d'affichage de données concernant entre autres l'état de charge de la batterie avant la charge et en fin de charge et des moyens de saisie de données. De manière générale, ces moyens de saisie de données comprennent un clavier numérique, une télécommande, ou un système à reconnaissance vocale. 

  
Selon une forme de réalisation de l'invention, le calculateur de gestion électronique de la batterie comporte une mémoire interne dans laquelle est enregistré un abaque donnant la durée de charge en fonction de l'état initial de charge de la batterie. 

  
Selon une forme de réalisation, lesdits moyens de recharge sont constitués par une borne de recharge et par un chargeur embarqué à bord du véhicule. En outre, le système comporte une horloge, cette horloge étant intégrée dans le calculateur de gestion électronique de la batterie ou dans le superviseur. 

  
L'invention concerne également un procédé de gestion de l'état de charge d'une batterie mettant en oeuvre le système de recharge tel que défini ci-dessus. Selon l'invention, il comporte les étapes suivantes lorsque le conducteur souhaite programmer les consignes de charge de la batterie en mode stockage avant la prochaine utilisation du véhicule: 

  
- on mesure l'état de charge de la batterie pour connaître sa capacité restante, 

  
- on rentre la date et l'heure de la prochaine utilisation correspondant à l'instant tf, 

  
- ces informations sont transmises par le superviseur véhicule au calculateur de gestion électronique de la batterie qui détermine la durée d'immobilisation du véhicule et la durée de charge complète de la batterie ; 

  
- en fonction de la durée d'immobilisation du véhicule par rapport à la durée de la charge complète, le calculateur programme des consignes de charge de la batterie pour qu'elle atteigne l'état de charge le plus élevé juste avant son utilisation, à l'instant tf de sorte qu'elle reste dans un état de charge faible ou le plus bas le plus longtemps possible en stockage. 

  
De manière avantageuse, le procédé de gestion comporte une étape supplémentaire dans laquelle : 

  
- on mesure la température Tm au sein de la batterie 

  
- on compare la valeur de cette température mesurée à une valeur de température TCharge permettant une recharge sans endommager la batterie préenregistrée dans la mémoire interne du calculateur, 

  
- lorsque la valeur mesurée Tm est supérieure à la valeur préenregistrée TCharge, le calculateur de gestion électronique de la batterie recalcule la durée d'immobilisation du véhicule qui est la différence entre la durée d'immobilisation du véhicule calculée à partir des informations rentrées par le conducteur et le temps nécessaire pour que la température au sein de la batterie atteigne le niveau permettant la recharge sans endommager la batterie. 

  
Selon un mode de mise en oeuvre du procédé de l'invention, lorsque le calculateur détermine que la durée d'immobilisation est supérieure à la durée de la charge, les consignes de charge consistent à différer intégralement la charge de la batterie dans le temps de sorte qu'elle démarre uniquement à un instant ti postérieur à t0 et se termine à l'instant tf, la différence entre les deux instants tf-ti correspondant à la durée de charge de la batterie déterminée par le calculateur.

   Selon un autre mode de mise en oeuvre du procédé de l'invention, lorsque le calculateur détermine que la durée d'immobilisation est supérieure à la durée de la charge, les consignes de charge consistent à définir au moins quatre phases de charge de la batterie de sorte qu'elle démarre la charge à l'instant t0 correspondant à l'instant initial de la phase d'immobilisation du véhicule et atteint ensuite par paliers de niveau d'état de charge l'état de charge le plus élevé (100%) juste avant l'instant tf correspondant à l'utilisation du véhicule. 

  
De préférence, les consignes comprennent quatre phases de charge qui sont définies de la manière suivante : 

  
- phase 1 : la charge démarre à t0, instant où l'utilisateur a rentré la date et l'heure dans l'interface et se termine lorsque l'état de charge de la batterie atteint un niveau d'état de charge SOC1 prédéfini ; 

  
- phase 2 : la batterie est maintenue au repos à SOC1 pendant une durée t2-ti, 

  
- phase 3 : la charge démarre à t2 et se termine lorsque la tension de la batterie atteint une valeur Uc à l'instant t3, 

  
-phase 4 : la charge à tension constante Uc se termine dès que l'un des deux critères est atteint : - soit lorsque l'intensité qui décroît durant cette phase atteint le seuil de coupure If, 

  
- soit lorsque la durée de cette phase 4 atteint une durée préfixée [Delta]t, [Delta]t étant défini de sorte que la charge se termine à l'instant t4, t4 pouvant être inférieur ou égal à l'instant tf indiqué par le conducteur. 

  
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et à l'examen des figures qui l'accompagnent. Ces figures ne sont données qu'à titre illustratif mais nullement limitatif de l'invention : 

  
- Figurel représente schématiquement un système de gestion de recharge d'une batterie selon l'invention ; 

  
- Figure 2 représente un profil en courant et en tension d'une charge la batterie en fonction du temps dans le cas d'une gestion classique de recharge d'une batterie ; 

  
- Figure 3.A représente le profil de l'état de charge d'une batterie et le profil du courant de charge correspondant en fonction du temps d'une batterie chargé selon un premier mode de réalisation de l'invention, Figure 3B illustrant le profil de la tension et le profil du courant en fonction du temps correspondant à la phase de charge de la batterie, - Figure 4A représente le profil de l'état de charge d'une batterie et le profil du courant de charge correspondant en fonction du temps d'une batterie chargé selon un deuxième mode de réalisation de l'invention, Figure 4B illustrant le profil de la tension et le profil du courant en fonction du temps correspondant à la phase de charge de la batterie. 

  
La Figure 1 montrent schématiquement l'architecture d'un système gestion de recharge d'une batterie selon l'invention. La batterie 5 est reliée ici à un moteur électrique 8. Un onduleur 9 est agencé entre la batterie 5 et le moteur électrique 8 pour assurer le transfert d'énergie entre les deux éléments. La batterie est connectée d'une part à une borne de recharge 7 rapide tel que le réseau électrique EDF, d'autre part à un chargeur embarqué 6 dans le véhicule. Cette batterie peut être utilisée dans une chaîne de traction électrique ou hybride d'un véhicule automobile. Ce système de gestion comporte également une interface de données 

  
1 qui peut être par exemple un écran disposé au niveau de l'habitacle, accessible par le conducteur. Cette interface de donnée 1 est pourvue d'un clavier numérique ou d'une télécommande (non représentée), ou d'un système à reconnaissance vocale (non représenté), permettant au conducteur de rentrer la date et l'heure de la prochaine utilisation du véhicule ou la durée d'immobilisation du véhicule. 

  
Pour gérer la recharge de cette batterie, le système comporte en outre un calculateur de gestion électronique de la batterie 4 destiné à la mise en charge de la batterie 5. Ce calculateur 4 est interconnecté entre l'interface de données 1 et la batterie. Ce calculateur est relié à un moyen de recharge tel qu'une borne de recharge rapide 7 ou un chargeur embarqué 6. 

  
Ce calculateur de gestion électronique de recharge de la batterie 4 comporte des moyens de réception des informations émises à partir de l'interface de données 1 via un boîtier de servitudes intelligent noté BSI 2 et un superviseur véhicule 3, des moyens de traitement d'informations pour déterminer une durée d'immobilisation du véhicule à partir des informations saisies par le conducteur et une durée de charge complète de la batterie en fonction de l'état de charge initial de la batterie et des moyens pour programmer des consignes de charge de la batterie 5 pour qu'elle atteigne l'état de charge le plus élevé juste avant son utilisation de sorte qu'elle reste dans un état de charge faible ou le plus bas le plus longtemps possible en stockage. 

  
Cette batterie 5 est connectée soit à une borne de recharge rapide 7 soit au réseau via un chargeur embarqué 6 Les différents moyens technique constituant le calculateur de gestion électronique de la batterie 4 ne sont pas représentés sur la Figure 1. 

  
Le calculateur de gestion électronique de la batterie est associé à des moyens de mesure de la tension, de courant et de température de la batterie. De cette façon, les informations telles que l'état de charge de la batterie, la température de celle-ci relevée lors de la mise en service de cette batterie sont également transmises au calculateur et stockées dans un moyen de stockage de données, telle qu'une mémoire interne au calculateur. Ces informations peuvent être également affichées de manière continue sur l'interface, elles peuvent être également affichées à la demande du conducteur. 

  
Lorsque le conducteur rentre la durée d'immobilisation ou la date et l'heure de la prochaine utilisation du véhicule afin de programmer les consignes de recharge de la batterie, cette information est transmise par l'intermédiaire du BSI 2 et du superviseur véhicule 3 vers le calculateur 4. Le calculateur 4 détermine la durée qui sépare le moment de la prochaine utilisation du moment où est rentrée l'information concernant la date et l'heure à l'interface par le conducteur. Les informations telles que l'état de charge initial de la batterie, la capacité de la batterie, les niveaux de courants disponibles par le chargeur embarqué ou la borne de recharge rapide qui sont stockées dans la mémoire interne du calculateur permettent alors à la batterie d'évaluer la durée de charge complète de la batterie. 

  
Pour affiner l'estimation de la durée de charge, il est possible de demander au calculateur de la gestion électronique de la batterie 4 de déterminer l'état de santé de la batterie à tout moment de sa durée de vie afin de connaître la capacité réelle de la batterie. Une solution alternative consiste à renter dans le calculateur 4 des abaques donnant la durée de charge en fonction de l'état de charge initial de la batterie selon que la batterie est rechargée par le chargeur embarqué ou par la borne de recharge rapide.

   Une autre solution encore plus simple consiste à rentrer une valeur prédéfinie majorant la durée de charge indifféremment selon que la charge se fasse par le chargeur ou par la borne de recharge rapide, ou deux valeurs prédéfinies majorant la durée de charge, une pour une recharge avec chargeur embarqué, l'autre pour une charge avec la borne rapide. De manière avantageuse, le calculateur de gestion de électronique de la batterie 4 peut également recevoir l'information concernant les températures mesurées au sein de la batterie au calculateur. Il est alors possible d'envisager une étape de stabilisation de la température au sein de la batterie avant de la recharger. Pour cela, on prédéfini un niveau de température permettant une recharge sans endommager la batterie.

   La valeur de cette température TCharge est préenregistrée dans la mémoire interne du calculateur 4. Dans ce cas, en tenant compte du paramètre de la température, on peut considérer deux situations de fonctionnement. 

  
Une première situation de fonctionnement où les températures mesurées au sein de la batterie ne s'opposent pas à une recharge immédiate, dans ce cas la charge peut démarrer tout de suite. 

  
On peut envisager une deuxième situation où le niveau des températures mesurées au sein de la batterie est supérieur au niveau toléré et s'oppose donc à une recharge immédiate. Dans ce cas, le calculateur de gestion électronique de la batterie 4, dès que les températures mesurées au sein de la batterie auront atteint des niveaux permettant la recharge, recalcule la durée d'immobilisation restante qui est la différence entre la durée d'immobilisation calculée à partir des informations rentrées par le conducteur et le temps nécessaire pour que le niveau de la température au sein de la batterie atteigne TCharge- Le calculateur estime alors si la durée restante d'immobilisation ainsi réactualisée est supérieure à la durée de la charge complète.

   Si oui, le calculateur de gestion électronique de la batterie 4 prend alors la décision de différer intégralement la charge ou certaines phases de la charge et détermine les paramètres temporels du profil de charge modifié. Le calculateur 4 programme alors des consignes de charge de la batterie pour qu'elle atteigne l'état de charge le plus élevé juste avant son utilisation qui correspond à l'instant tf de sorte qu'elle reste dans un état de charge faible ou le plus bas le plus longtemps possible en stockage, lorsque le véhicule n'est pas utilisé. Le principe de ce programme consiste à modifier le profil temporel de charge de la batterie conventionnel, de l'adapter en fonction du besoin d'utilisation du conducteur. Ces consignes sont ensuite envoyées par le calculateur sous forme de commandes vers les moyens de recharge 6, 7 pour les piloter.

   La figure 2 illustre un exemple de profil temporel de charge IU d'une batterie lithium, sans stratégie de recharge pour optimiser la durée de vie calendaire. Plus précisément, la Figure 2 représente une première courbe de l'intensité du courant de charge l(t) et une deuxième courbe de tension U(t) entre deux instants t0 et tf. L'instant initial t0 correspond à l'instant où la batterie est connectée au réseau via le chargeur embarqué 6 ou à une borne de charge rapide par le conducteur. On distingue une première phase de charge à courant constant 11 qui démarre immédiatement à t0 jusqu'à l'instant t2, correspondant à une valeur de tension Uc, suivie d'une deuxième phase à tension constante Uc au cours de laquelle le courant décroît jusqu'à atteindre une intensité If.

   Généralement il existe deux critères de fin de charge : soit lorsque l'intensité qui décroît durant cette deuxième phase atteint la valeur If prédéfinie soit lorsque la durée de cette deuxième phase à tension constante Uc atteint la durée fixée préalablement [Delta]t correspondant à tf - 12. La durée II ressort clairement de ce profil temporel de charge que la charge n'est pas différée mais démarre dès que le véhicule est connecté au réseau ou à la borne de recharge rapide et la batterie est ensuite chargée en continue. De ce fait, la batterie reste chargée à 100% bien avant la prochaine utilisation et va rester dans cet état pendant toute la durée d'immobilisation du véhicule.

   Une telle utilisation de la batterie, conformément aux données illustrées dans le tableau 1 , fait dégrader rapidement les performances de la batterie et réduire sa durée de vie. 

  
Les Figures 3.A et 3B illustrent le profil temporel de charge d'une batterie selon un premier mode de réalisation de l'invention. Le calculateur programme des consignes de charge de sorte de différer intégralement dans le temps la charge de sorte qu'elle démarre uniquement à l'instant ti et se termine à tf correspondant à la date et à l'heure programmées par le conducteur. Cet instant ti est déterminé en connaissant la durée de la charge et la durée d'immobilisation totale du véhicule. On suppose ici que la batterie est complètement déchargée et qu'elle se trouve à un état de charge SOC = 0% avant la mise en charge. 

  
On distingue sur ces figures 3A et 3B trois phases : 

  
- Phase 1 : la batterie est maintenue au repos à sa tension de repos U inférieur à Uc, le niveau d'état de charge SOC étant égal à 0% ici dans cet exemple de charge pendant une durée ti - 10, 

  
- Phase 2 : la phase 2 démarre à l'instant t1 où on charge à courant constant 11 et se termine lorsque la tension de la batterie atteint la valeur Uc, 

  
- Phase 3 : la phase 3 à tension constante Uc se termine à tf, correspondant à l'instant rentré par le conducteur, la durée de charge étant égal à la différence entre tf et ti . 

  
Ainsi en mettant en oeuvre le système de gestion de l'invention, la batterie ne reste pas chargée inutilement à 100%, elle atteint son niveau d'état de charge maximal seulement juste avant l'utilisation du véhicule. Toutefois, ce mode de gestion de charge ne permet pas à l'utilisateur de disposer rapidement d'un seuil minimal d'état de charge lui permettant une autonomie dans l'immédiat s'il décide d'utiliser son véhicule avant la durée programmée pour la charge. 

  
Pour palier cet inconvénient, on préconise un deuxième mode de réalisation de l'invention illustré sur les Figures 4A et 4B. Dans ce deuxième mode de réalisation, le calculateur programme les consignes de charge de sorte que la batterie est chargée en plusieurs phases. Contrairement au mode de réalisation décrit précédemment, ici la charge démarre à l'instant tO, instant où l'utilisateur a connecté son véhicule et a rentré dans l'interface la date et l'heure à laquelle il souhaite utiliser son véhicule. Ceci a pour objectif de permettre à la batterie d'atteindre rapidement un état de charge SOC1 permettant une autonomie disponible minimale si l'utilisateur avait besoin du véhicule plus tôt que prévu. Le niveau SOC1 peut être un paramètre prédéfini par le conducteur ou par le calculateur.

   La valeur 50% serait une bonne valeur, puisqu'elle permet une valeur d'autonomie appréciable tout en réduisant les effets du vieillissement calendaire d'après le tableau 1. Ensuite la batterie est maintenue au repos à SOC1 et la charge reprend à t2 de manière à ce que la charge se termine à l'heure indiquée par l'utilisateur. 

  
Un exemple de profils temporels de charge obtenus selon ce deuxième mode de réalisation est illustré sur les Figures 4A et 4B, on distingue 4 phases de charge : 

  
- phase 1 : la charge démarre à t0, instant où l'utilisateur a rentré la date et l'heure dans l'interface et se termine lorsque l'état de charge de la batterie atteint un niveau d'état de charge SOC1 prédéfini ; 

  
- phase 2 : la batterie est maintenue au repos à SOC1 pendant une durée t2-ti, 

  
- phase 3 : la charge démarre à t2 et se termine lorsque la tension de la batterie atteint une valeur Uc à l'instant t3, 

  
-phase 4 : la charge à tension constante Uc se termine dès que l'un des deux critères est atteint : - soit lorsque l'intensité qui décroît durant cette phase atteint le seuil de coupure lf, 

  
- soit lorsque la durée de cette phase 4 atteint une durée préfixée [Delta]t, [Delta]t étant défini de sorte que la charge se termine à l'instant t4 indiqué par le conducteur. Sur les Figures 4A et 4B, ce [Delta]t correspond à t4-t3. Ainsi t4 peut être inférieur ou égal à l'instant tf indiqué par le conducteur. 

  
On peut prévoir également que la charge se termine à une certaine durée avant la date et l'heure rentrées par l'utilisateur, afin de s'assurer que la batterie est effectivement complètement chargée à l'instant programmé de la reprise du véhicule. Cette durée peut par exemple être une heure. 

  
Un exemple d'application du système et du procédé de gestion de la recharge d'une batterie selon l'invention est décrit ci-dessus : 

  
Un véhicule comporte une batterie de 80 cellules lithium de tension nominale 

  
3,5V et de capacité de 80Ah (énergie totale 22kWh). 

  
On fait l'hypothèse que ce véhicule a une consommation moyenne de 

  
150Wh/km. L'autonomie de ce véhicule est de 150km. 

  
On fait l'hypothèse également que la température de la batterie en mode de roulage, en mode parking et en mode de charge est de 25[deg.]C. Dans cet exemple, on compare l'endommagement de la batterie dans le cas où on utilise le système de gestion de recharge de l'invention à l'endommagement lorsqu'il n'a pas de contrôle de gestion de la recharge. 

  
1 ) Coefficient d'endommagement de la batterie lorsqu'il n'a pas de contrôle de gestion de la recharge : 

  
Le tableau 2 ci-dessus illustre sur une semaine un exemple de distribution des heures passées aux différents états de charge de la batterie en supposant que le conducteur remet en charge dès qu'il arrive le soir à son domicile : 

  

 <EMI ID=15.1> 
 

  
Tableau 2 

  
Les coefficients d'endommagement à 25[deg.]C en prenant le coefficient égal à 1 correspondant à une durée de vie de 17,7 ans sont résumés dans le tableau 3. 

  

 <EMI ID=15.2> 
 Tableau 3 

  
Le coefficient d'endommagennent moyen calculé à partir des valeurs du tableau 3 en pondérant du pourcentage des heures passées à chaque tranche de l'état de charge du tableau 2 est égal à 6,15. 

  
Ainsi cette distribution des heures de la semaine en fonction de l'état de charge en absence du système de gestion de recharge de la batterie diminue la durée de vie d'un facteur 6,15, soit 2,8 ans. 

  
2) Coefficient d'endommagement de la batterie en mettant en oeuyre le premier mode de réalisation du procédé de gestion de recharge : 

  
Dans cet exemple, on suppose que le conducteur a choisi d'utiliser le premier mode de réalisation du procédé de gestion de recharge consistant à différer dans le temps intégralement la recharge.

  
Le tableau 4 ci-dessus représente sur une semaine la distribution des heures passées aux différents états de charge de la batterie : 

  

 <EMI ID=16.1> 
 

  
Tableau 4 

  
Le coefficient d'endommagement moyen calculé à partir des valeurs du tableau 4 en pondérant du pourcentage des heures passées à chaque tranche de l'état de charge est égal à 4,90 : 0,12<*>6,8 + 0,39<*>5,5 + 0,41 <*>4,1 + 0,08*3,2 = 4,90 (le coefficient 1 correspondant à une durée de vie de 17,7ans). 

  
Ainsi le gain apporté en utilisant le système de gestion de recharge de la batterie appropriée par rapport au mode de recharge conventionnel dans lequel la batterie est chargée automatiquement à 100% après utilisation sur la durée de vie de la batterie est de 6,15/4,90 = 1 ,25 soit 25% de gain en durée de vie. 

  
Dans l'exemple ci-dessus, la température est fixée à 25[deg.]C. Or on peut remarquer que quelque soit l'état de charge, l'endommagement dû à la température est le même pour une batterie (Tableau 5) : 

  

 <EMI ID=17.1> 
 

  
Tableau 5 

  
Le passage de 25[deg.]C à 45[deg.]C cause un endommagement de 2,8 et le passage de 25[deg.]C à 60<0>C un endommagement voisin de 5,8 quelque soit le niveau d'état de charge. 

  
Par conséquent on peut en déduire que quelque soit la température, de la batterie, le gain apporté ou le rapport entre l'endommagement sans stratégie de gestion de recharge et l'endommagement en appliquant le système de gestion de recharge de l'invention restera le même. 

  
Ainsi grâce au système de gestion de recharge de la batterie selon l'invention, la batterie en mode stockage n'est plus dans un état de charge élevée pendant la durée d'immobilisation du véhicule. La gestion de sa recharge est optimisée de sorte qu'elle atteigne le niveau de charge à 100% uniquement juste avant l'utilisation du véhicule. Ce type de gestion de recharge permet d'augmenter considérablement la durée de vie de la batterie. Par conséquent il n'est plus nécessaire de surdimensionner la batterie tout en permettant au véhicule de répondre au cahier des charges pour lequel elle a été conçue. Ceci permet également de réduire le coût de fabrication de la batterie.

Claims

REVENDICATIONS
1. Système de gestion de recharge d'une batterie de stockage d'énergie électrique d'alimentation (5) d'une chaîne de traction électrique ou hybride d'un véhicule, caractérisé en ce qu'il comprend :
- une interface de données (1 ),
- un calculateur de gestion électronique de la batterie (4), ce calculateur étant relié en parallèle à la batterie (5) et à des moyens de recharge de la batterie (6, 7), - un superviseur véhicule (3) reliant l'interface de données (1 ) au calculateur de gestion électronique de la batterie (4) par l'intermédiaire d'un boîtier de servitudes intelligent BSI (2),
- ledit calculateur de gestion électronique de la batterie (4) comportant des moyens de réception d'informations émises à partir de l'interface de donnée (1 ) via le superviseur véhicule (3) et le boîtier de servitudes intelligent BSI (2), des moyens de traitement d'informations pour déterminer une durée d'immobilisation du véhicule à partir de ces informations et une durée de charge complète de la batterie à partir de l'état de charge initial de la batterie et des moyens pour programmer des consignes de charge de la batterie (6, 7) en fonction de la durée d'immobilisation par rapport à la durée de charge pour que la batterie atteigne l'état de charge le plus élevé juste avant son utilisation de sorte qu'elle reste dans un état de charge faible ou le plus bas le plus longtemps possible en stockage.
2. Système selon la revendication 1 , caractérisé en ce que l'interface de données (1 ) comporte des moyens d'affichage de données, ces données concernant entre autres l'état de charge de la batterie avant la charge et en fin de charge et des moyens de saisie de données.
3. Système selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens de saisie de données comprennent un clavier numérique ou une télécommande, ou un système à reconnaissance vocale.
4. Système selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le calculateur comporte une mémoire interne dans laquelle est enregistré un abaque donnant la durée de charge en fonction de l'état initial de charge de la batterie.
5. Système selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que lesdits moyens de recharge sont constitués par une borne de recharge (7) et/ou par un chargeur embarqué (6) destiné à relier la batterie (5) à un réseau.
6. Système selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comporte une horloge, cette horloge étant intégrée dans le calculateur de gestion électronique de la batterie (4) ou dans le superviseur véhicule (3).
7. Procédé de gestion de l'état de charge d'une batterie (5) mettant en oeuvre le système de recharge défini selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes lorsque le conducteur souhaite programmer les consignes de charge de la batterie en mode stockage avant la prochaine utilisation du véhicule:
- on mesure l'état de charge de la batterie pour connaître sa capacité restante, - on rentre la date et l'heure de la prochaine utilisation correspondant à l'instant tf,
- l'ensemble de ces informations sont transmises par le superviseur véhicule (3) au calculateur de gestion électronique de la batterie (4) qui détermine la durée d'immobilisation du véhicule et la durée de charge complète de la batterie ;
- en fonction de la durée d'immobilisation du véhicule par rapport à la durée de la charge complète, le calculateur (4) programme des consignes de charge de la batterie pour qu'elle atteigne l'état de charge le plus élevé juste avant son utilisation, à l'instant tf de sorte qu'elle reste dans un état de charge faible ou le plus bas le plus longtemps possible en stockage.
8. Procédé de gestion selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comporte une étape supplémentaire dans laquelle :
- on mesure la température Tm au sein de la batterie (5) - on compare la valeur de cette température mesurée à une valeur de température TCharge permettant une recharge sans endommager la batterie préenregistrée dans la mémoire interne du calculateur (4),
- lorsque la valeur mesurée Tm est supérieure à la valeur préenregistrée TCharge, le calculateur de gestion électronique de la batterie (4) recalcule la durée d'immobilisation du véhicule qui est la différence entre la durée d'immobilisation du véhicule calculée à partir des informations rentrées par le conducteur et le temps nécessaire pour que la température au sein de la batterie atteigne le niveau permettant la recharge sans endommager la batterie.
9. Procédé de gestion selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce que lorsque le calculateur détermine que la durée d'immobilisation du véhicule est supérieure à la durée de la charge complète, les consignes de charge consistent à différer intégralement la charge de la batterie dans le temps de sorte qu'elle démarre uniquement à l'instant ti et se termine à la date et à l'heure rentrées par l'utilisateur tf, la différence entre les deux instants tf-ti correspondant à la durée de charge de la batterie déterminée par le calculateur.
10. Procédé de gestion selon la revendication 7, caractérisé en ce que lorsque la durée d'immobilisation du véhicule est supérieure à la durée de charge complète, les consignes de charge consistent à définir au moins quatre phases de charge de la batterie de sorte qu'elle démarre la charge à l'instant t0 correspondant à l'instant initial de la phase d'immobilisation du véhicule et atteint ensuite l'état de charge le plus élevé (100%) juste avant l'utilisation du véhicule par paliers de niveau d'état de charge et se termine à l'instante tf.
11. procédé de gestion selon la revendication 10, caractérisé en ce que les consignes de charge comprennent quatre phases de charge qui sont définies de la manière suivante :
- phase 1 : la charge démarre à t0 et se termine lorsque l'état de charge de la batterie atteint un niveau d'état de charge SOC1 prédéfini ;
- phase 2 : la batterie est maintenue au repos à SOC1 pendant une durée t2-ti, - phase 3 : la charge démarre à t2 et se termine lorsque la tension de la batterie atteint une valeur Uc à l'instant t3,
-phase 4 : la charge à tension constante Uc se termine dès que l'un des deux critères est atteint : - soit lorsque l'intensité qui décroît durant cette phase atteint le seuil de coupure lf,
- soit lorsque la durée de cette phase 4 atteint une durée préfixée [Delta]t, [Delta]t étant défini de sorte que la charge se termine à l'instant t4, t4 pouvant être inférieur ou égal à l'instant tf indiqué par le conducteur.
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