WO2015071587A1 - Procédé de gestion de la puissance disponible d'une batterie - Google Patents

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WO2015071587A1
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power
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Antoine Saint-Marcoux
Bruno DELOBEL
Masato ORIGICHI
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Renault S.A.S
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Definitions

  • the invention relates to a method for managing the available power of a battery. More particularly, it is a method for managing the available power of a traction battery for an electric vehicle.
  • the invention also relates to a device for managing the available power of a battery, a battery, a traction battery for an electric vehicle and an electric vehicle.
  • the invention finds a particularly advantageous, but not exclusive application with traction batteries for electric vehicles and electric vehicles.
  • This invention can be applied regardless of the type of battery (LMO, LFP, NMC, mixtures, LTO, etc.) and extends not only to the batteries of electric vehicles, conventional hybrid vehicles, or hybrid vehicles Plug-in according to the English terminology whose batteries can be charged by connection to an external power source.
  • a battery provides power and energy to electrical equipment that is associated with him. Depending on its state of charge, its temperature, its aging, the performance of the battery can vary greatly during its use. Conventionally, an integrated computer dedicated to this battery, acting in particular as a management device the available power of the battery, controls this information.
  • the main function of the device for managing the available power of the battery is to transmit to other computers information on the state of the battery to allow use of the battery to the maximum of its capacity, while remaining within its nominal operating range.
  • the device for managing the available power of the battery will measure and / or calculate, at each instant:
  • the device for managing the available power of the battery also calculates the available power under load. Any battery is degraded over time, that is to say that its total capacity decreases regularly over time, mainly for two reasons:
  • the degradation is even more important that the temperature of the battery is high, as shown in FIG.
  • CA2564608 has major disadvantages.
  • the power of the battery is reduced while the threshold temperature has not been reached.
  • the battery is not yet degraded. This results in an unnecessary reduction in the power of the battery that can be perceived negatively by a customer. For example, the driver of an electric vehicle has a lower pulling power.
  • the battery temperature exceeds the threshold temperature the power of the battery becomes zero which can be very troublesome for the electrical equipment associated with it. In the case of an electric vehicle, this results in the stopping of the motorization of the vehicle.
  • the battery may be faced with very different conditions of use, for example relating to the ambient temperature (climate, seasons, outdoor or indoor parking), the performance of the cooling system, or the profile of power experienced by the battery (discharge and charge) causing a rise in temperature by Joule effect.
  • a problem posed here is to optimize the available power of the battery while preventing the battery from undergoing accelerated degradation conditions during its operation.
  • one of the objectives here is to optimize the available power of the battery by considering parameters such as the battery temperature and the threshold temperature degrading the battery - the battery can be in discharge, charging or regenerative braking.
  • a first object of the present invention is that a first threshold temperature varies depending on the state of charge of the battery.
  • this makes it possible to use the battery at a maximum power level over a higher temperature range. Indeed, the reduction of the power of the battery can take place later, for example during the discharge of the battery. Finally, there are fewer situations in which the battery power needs to be reduced.
  • the temperature of the battery will increase as the discharge corresponding to a decrease in the state of charge of the battery.
  • the first threshold temperature ⁇ increases; the first threshold temperature ⁇ corresponding to a temperature at which the battery can degrade. It is therefore allowed to mount the battery temperature which can allow in some situations not to exceed the first temperature and not to reduce the power of the battery.
  • the power of the battery gradually decreases during a rise in temperature between said first temperature and a second threshold temperature above which the power of the battery becomes zero and above which the battery is degraded.
  • the progressive reduction of the power of the battery between the first and second threshold temperatures makes it possible to reduce the power of the battery to the necessary minimum so that the electrical equipment associated with it can continue to function.
  • this allows the battery to be used at a maximum power level over a higher temperature range.
  • the power of the battery decreases linearly during the rise in temperature between said first threshold temperature and the second threshold temperature.
  • this makes it possible to avoid the threshold effects and to adapt the reduced power to the temperature between the first and second threshold temperatures.
  • the method further comprises the step of cooling the battery by means of a cooling system operating from a third temperature threshold which varies depending on the state of charge of the battery. drums.
  • the method further comprises the step of:
  • the invention can therefore increase the battery life while providing a suitable airflow to reduce the temperature of the battery. On the other hand, it reduces the noise relative to a relatively larger air flow.
  • the cooling system operates with a first flow
  • the cooling system operates with a second flow rate greater than said first flow rate.
  • the step where the power of the battery is reduced as soon as the temperature at a point of the battery is greater than the first threshold temperature can take place indifferently when the battery is in the state of charge, discharge, or regenerative braking.
  • the correspondence between the state of charge of the battery and the first threshold temperature is predetermined, preferably in a table of value.
  • a device for managing the available power of a battery implementing any of the embodiments of the method presented above is also aimed at.
  • a third object is also referred to a battery equipped with the device introduced above.
  • a fourth object is also referred a traction battery for electric vehicle equipped with the device introduced above.
  • a fifth object is also referred to an electric vehicle implementing any of the embodiments of the method presented above.
  • Figure 1 shows a curve showing the evolution of the speed of a chemical reaction as a function of temperature.
  • Figure 2 shows a curve representing the evolution of the degradation coefficient of a battery as a function of temperature.
  • Figure 3 shows a graph showing an example of evolution of the degradation coefficient as a function of the state of the load; for a predetermined degradation coefficient it shows at which temperatures the battery can degrade according to its state of charge.
  • Figure 4 shows a graph showing an example of changing threshold temperatures (before the battery is in an accelerated degradation zone) depending on the state of charge of the battery.
  • FIG. 5 shows an example of evolution of the first and second threshold temperatures as a function of the state of charge of the battery. It also shows a final curve relating to the threshold temperature, theoretical, and corresponding to the threshold temperatures presented in Figures 3 and 4.
  • Figure 6 shows the triggering of the decrease in the power of the battery according to the first and second threshold temperatures, depending on whether the state of charge of the battery is 50% or 100%.
  • Figure 7 shows an example of evolution that can have the temperature of a battery according to its state of charge; FIG. 7 also shows the evolution of the first and second threshold temperatures as a function of the state of charge.
  • FIG. 8 shows an example of how the temperature and state of charge of the battery may change during cycling where the battery has an initial state of charge of 100%.
  • FIG. 8 bis shows a first graph illustrating the evolution of the first threshold temperature and the second threshold temperature as a function of time; it also shows a second graph illustrating the evolution of the state of charge over time. These first and second graphs illustrate in particular the evolution of the behavior of the temperatures and the state of charge as a function of the energy mode used (100% electric or hybrid).
  • FIG. 9 shows an example of evolution of the third threshold temperature triggering the cooling system as a function of the state of charge; FIG. 9 also shows the evolution of the first and second threshold temperatures as a function of the state of charge.
  • any battery degrades over time, that is to say that its total capacity decreases regularly over time. Furthermore, degradation has been found to be a globally increasing function of SOC state of charge ("state of charge”). Anglo-Saxon).
  • state of charge state of charge
  • Anglo-Saxon Anglo-Saxon
  • the state of charge SOC of the battery influences the coefficient of degradation of the battery. Indeed, it can be seen that for respective load states of 0% (SOC0), 30% (SOC30), 50% (SOC50) and 100% (SOC100), the degradation coefficients of the battery are equivalent when the battery reaches respectively 55 ° C, 45 ° C, 35 ° C and 25 ° C.
  • Figure 4 shows the influence of the SOC charge state of the battery on the threshold temperature values from which the battery can be damaged. For example, it can be seen that the lower the state of charge, the higher the threshold temperature.
  • the method comprises the following steps:
  • the first threshold temperature Ti is the temperature below which the power P of the battery is maximum.
  • a power P of the battery gradually decreases during a rise in temperature between said first threshold temperature ⁇ and a second threshold temperature T 2 above which the power of the battery becomes zero and above which the battery is degraded.
  • the power P of the battery decreases linearly during the rise in temperature between said first threshold temperature ⁇ and the second threshold temperature T 2 (T 2 > ⁇ ).
  • the available power of the battery becomes zero in order to lower the temperature of the battery and to prevent damage that may be generated on the battery.
  • FIG. 8 also shows the evolution of the first threshold temperature and the second threshold temperature as a function of SOC charge state. As the state of charge SOC decreases, the threshold temperature increases. So, we do not enter thermal derating.
  • the management method further comprises the step:
  • FIG. 9 shows that the dependence of a third threshold temperature T Co oiin g on the state of charge of the battery, may allow, during the discharge, charge or regenerative braking, to follow a curve which adapts to the evolution of the first threshold temperature ⁇ .
  • T Co oiin g the third threshold temperature
  • FIG. 9 shows that the dependence of a third threshold temperature T Co oiin g on the state of charge of the battery, may allow, during the discharge, charge or regenerative braking, to follow a curve which adapts to the evolution of the first threshold temperature ⁇ .
  • the third threshold temperature T coo i lng is shown to be strictly smaller than the first threshold temperature ⁇ . This can help cool the battery before the temperature of the Tbatt battery is greater than ⁇ , triggering the reduction of the power P of the battery.
  • the third threshold temperature T coo i lng is greater than or equal to the first threshold temperature ⁇ . This makes it possible to cool the battery after the temperature of the battery Tbatt is greater than ⁇ , triggering the cooling system later than in the variant presented above; this variant can save running time and time when the battery is charging.
  • the method further comprises the step of:
  • the cooling system operates with a first flow
  • step b) of the presented method can take place when the battery is in state of charge, discharge, or regenerative braking.
  • the correspondence between the state of charge SOC of the battery and the first threshold temperature ⁇ is predetermined, preferably in a table of value.

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Abstract

Le présent document décrit un procédé de gestion de la puissance disponible en décharge ou admissible en charge d'une batterie, en particulier d'une batterie de traction pour véhicule électrique, qui permet d'optimiser la puissance disponible de la batterie tout en l'empêchant de subir des conditions de dégradation accélées lors de son fonctionnement. Le procédé comporte les étapes suivantes : • a) mesurer la température T batt en un point de la batterie, • b) réduire la puissance de la batterie dès que la température T batt en ledit point est supérieure à une première température seuil T 1, le dit procédé étant caractérisé en ce que ladite première température seuil T ι varie en fonction de l'état de charge SOC de la batterie suivant une relation T1 = f 1 (SOC).

Description

PROCEDE DE GESTION DE LA PUISSANCE DISPONIBLE D'UNE
BATTERIE
DESCRIPTION
Domaine de l'invention
L'invention concerne un procédé de gestion de la puissance disponible d'une batterie. Plus particulièrement, il s'agit d'un procédé de gestion de la puissance disponible d'une batterie de traction pour véhicule électrique. L'invention concerne également un dispositif de gestion de la puissance disponible d'une batterie, une batterie, une batterie de traction pour véhicule électrique et un véhicule électrique.
L'invention trouve une application particulièrement avantageuse, mais non exclusive avec les batteries de traction pour véhicule électrique et les véhicules électriques .
Cette invention peut s'appliquer quel que soit le type de batterie (LMO, LFP, NMC, mélanges, LTO, etc.) et s'étend de manière non exclusive aux batteries de véhicules électriques, de véhicules hybrides classiques, ou de véhicules hybrides « plug-in » selon la terminologie anglo-saxonne dont les batteries peuvent être chargées par branchement à une source d'énergie extérieure .
Etat de la technique
Il est connu qu'une batterie fournit de la puissance et de l'énergie à l'équipement électrique qui lui est associé. En fonction de son état de charge, de sa température, de son vieillissement, les performances de la batterie peuvent varier fortement pendant son utilisation. Classiquement, un calculateur intégré et dédié à cette batterie, agissant notamment comme dispositif de gestion la puissance disponible de la batterie, contrôle ces informations.
Dans ce contexte, la principale fonction du dispositif de gestion de la puissance disponible de la batterie, est de transmettre à d'autres calculateurs des informations sur l'état de la batterie afin de permettre une utilisation de la batterie au maximum de ses capacités, tout en restant dans sa plage de fonctionnement nominale. Généralement, le dispositif de gestion de la puissance disponible de la batterie va mesurer et/ou calculer, à chaque instant :
la température en différents points de la batterie,
le courant et la tension totale de la batterie,
la tension de chaque cellule de la batterie, l'état de charge de la batterie, l'état de santé de la batterie,
l'énergie disponible restante en décharge, la puissance disponible en décharge,
la puissance disponible en freinage récupératif (dans le cas d'une batterie de traction).
Dans le cas des batteries équipant des véhicules électriques ou des véhicules hybrides, le dispositif de gestion de la puissance disponible de la batterie calcule également la puissance disponible en charge. Toute batterie se dégrade au cours du temps, c'est-à-dire que sa capacité totale diminue régulièrement au cours du temps, principalement pour deux raisons :
la dégradation calendaire liée au temps d'utilisation de la batterie aux différents états de charge de la batterie (entre 0 et 100%) et aux températures à laquelle elle a été soumise,
la dégradation liée au cyclage de la batterie (c'est-à-dire l'enchaînement de cycles de charges et de cycles de décharge), liée à l'énergie déjà déchargée par la batterie.
De manière générale, la dégradation est d'autant plus importante que la température de la batterie est élevée, comme illustré par la figure 2.
Il est connu qu'une température élevée pour une batterie est un problème pour deux raisons. D'abord, à très haute température, des mécanismes de dégradation irréversibles peuvent apparaître aboutissant à un incident thermique (dégradation de l' interphase solide- électrolyte, fusion du séparateur, etc.). Enfin, la perte de capacité naturelle des cellules de la batterie augmente avec la température de manière analogue à la vitesse d'une réaction chimique qui augmente avec la température suivant la loi d'Arrhenius (voir figure 1) . Une haute température peut donc aboutir à une dégradation de la batterie et une perte d'autonomie prématurée dans le cas où cette batterie est une batterie de traction équipant un véhicule électrique ou hybride. Dans tous les cas, la diminution progressive de la capacité de la batterie est inévitable. L'enjeu consiste donc à limiter la vitesse de dégradation de la batterie, et en particulier de sa capacité, en faisant en sorte que la batterie passe le moins de temps possible dans ces conditions de dégradation accélérées .
Ainsi, dans le domaine, on connaît des procédés de gestion de la puissance disponible d'une batterie. Ces procédés comportent les étapes suivantes :
a) mesurer une température en un point de la batterie (plus précisément en un point de la batterie connu de l'homme du métier pour être un point chaud)
b) réduire la puissance de la batterie dès que la température en un point de la batterie est supérieure à une température seuil .
Un tel exemple est divulgué dans CA2564608. Ce document décrit une logique d'arrêt de la charge et/ou de la décharge dès que la température en un point de la batterie dépasse une température seuil. Cette température seuil ne varie pas en fonction de l'état de charge de la batterie ; une seule valeur de température seuil est déterminée .
Il a été constaté que l'invention décrite dans CA2564608 présente des inconvénients majeurs. D'abord, il n'y a qu'une température seuil, quel que soit l'état de charge la batterie, ce qui oblige à adopter une température seuil dans laquelle la situation est la plus défavorable, à savoir choisir la température seuil la plus basse quel que soit l'état de charge de la batterie. Dans certaines situations, la puissance de la batterie est réduite alors que la température seuil n'a pas été atteinte. La batterie n'est donc pas encore dégradée. Il en résulte une réduction inutile de la puissance de la batterie pouvant être perçue négativement par un client. A titre d'exemple, le conducteur d'un véhicule électrique a une puissance de traction moindre. Enfin, lorsque la température de la batterie dépasse la température seuil, la puissance de la batterie devient nulle ce qui peut être très gênant pour l'équipement électrique qui lui est associé. Dans le cas d'un véhicule électrique, cela se traduit par l'arrêt de la motorisation du véhicule.
Objet de l'invention
Au cours de sa vie, la batterie peut être confrontée à des conditions d'utilisation très différentes, par exemple relatives à la température ambiante (climat, saisons, parking extérieur ou intérieur), à la performance du système de refroidissement, ou au profil de puissance subi par la batterie (décharge et charge) causant une montée en température par effet Joule.
Dans ce contexte, un problème ici posé est d'optimiser la puissance disponible de la batterie tout en empêchant la batterie de subir des conditions de dégradation accélérées, lors de son fonctionnement. En particulier, un des objectifs ici visé est d'optimiser la puissance disponible de la batterie en considérant des paramètres tels que la température de batterie et la température seuil dégradant la batterie - la batterie pouvant être en décharge, charge ou freinage récupératif .
Un premier objet de la présente invention est qu'une première température seuil varie en fonction de l'état de charge de la batterie.
Avantageusement, cela permet d'utiliser la batterie à un niveau de puissance maximale sur une plage de température plus élevée. En effet, la réduction de la puissance de la batterie pourra avoir lieu plus tard, par exemple lors de la décharge de la batterie. Finalement, il y a moins de situations dans lesquelles la puissance de la batterie nécessiterait d'être réduite.
A cause de l'effet Joule, la température de la batterie va augmenter au fur et à mesure de la décharge correspondant à une diminution de l'état de charge de la batterie. Comme on peut le voir sur la figure 7, lors de la diminution de l'état de charge de la batterie, la première température seuil ΤΊ augmente ; la première température seuil Τχ correspondant à une température à laquelle la batterie peut se dégrader. Il est donc permis de monter la batterie en température ce qui peut permettre dans certaines situations de ne pas dépasser la première température et de ne pas réduire la puissance de la batterie.
Dans un deuxième mode de réalisation, durant l'étape où la puissance de la batterie est réduite dès que la température en un point de la batterie est supérieure à la première température seuil, la puissance de la batterie diminue progressivement lors d'une montée en température entre ladite première température et une deuxième température seuil au-dessus de laquelle la puissance de la batterie devient nulle et au-dessus de laquelle la batterie est dégradée.
La réduction progressive de la puissance de la batterie entre les première et deuxième températures seuil permet de réduire la puissance de la batterie au strict nécessaire afin que l'équipement électrique qui lui est associée puisse continuer à fonctionner. Favorablement cela permet d'utiliser la batterie à un niveau de puissance maximale sur une plage de température plus élevée. Selon un autre mode de réalisation, la puissance de la batterie diminue linéairement lors de la montée en température entre ladite première température seuil et la deuxième température seuil .
Avantageusement, cela permet d'éviter les effets de seuil et d'adapter la puissance réduite à la température comprise entre les première et deuxième températures seuil.
Dans un autre mode de réalisation, le procédé comporte en outre l'étape consistant à refroidir la batterie au moyen d'un système de refroidissement fonctionnant à partir d'un troisième seuil de température qui varie en fonction de l'état de charge de la batterie.
Le principal défaut de tout système de refroidissement est qu'il est consommateur en énergie. Dans le cas d'un véhicule électrique (équipé) mettant en œuvre un tel procédé, son fonctionnement se traduit donc :
par une perte d'autonomie de la batterie s'il a lieu en roulage,
par une augmentation du temps de charge s'il a lieu en charge .
Dans un autre mode de réalisation, le procédé comporte en outre l'étape :
- modifier un débit d'air dudit système de refroidissement à partir d'un quatrième seuil de température qui varie en fonction de l'état de charge de la batterie.
Plus le débit d'air est élevée, plus le système de refroidissement consomme de l'énergie et réduit l'autonomie de la batterie, l'invention peut donc permettre d'augmenter l'autonomie de la batterie tout en fournissant un débit d'air adapté pour réduire la température de la batterie. D'autre part, cela permet de réduire le bruit relatif à un débit d'air relativement plus important .
Dans un autre mode de réalisation :
en dessous du troisième seuil de température, le système de refroidissement ne fonctionne pas,
entre le troisième seuil de température et le quatrième seuil de température, le système de refroidissement fonctionne avec un premier débit,
au-dessus du quatrième seuil de température, le système de refroidissement fonctionne avec un deuxième débit plus grand que ledit premier débit .
Dans un autre mode de réalisation, l'étape où la puissance de la batterie est réduite dès que la température en un point de la batterie est supérieure à la première température seuil peut avoir lieu indifféremment quand la batterie est en état de charge, décharge, ou freinage récupératif .
Dans un autre mode de réalisation, la correspondance entre l'état de charge de la batterie et la première température seuil est prédéterminée, préférentiellement dans une table de valeur.
Suivant un deuxième objet, est également visé un dispositif de gestion de la puissance disponible d'une batterie mettant en œuvre l'un quelconque des modes de réalisation du procédé présentés ci-avant.
Suivant un troisième objet, est également visée une batterie équipée du dispositif introduit ci-avant.
Suivant un quatrième objet, est également visée une batterie de traction pour véhicule électrique équipée du dispositif introduit ci-avant. Suivant un cinquième objet, est également visé un véhicule électrique mettant en œuvre l'un quelconque des modes de réalisation du procédé présentés ci-avant.
Brève description des figures
La figure 1 montre une courbe représentant l'évolution de la vitesse d'une réaction chimique en fonction de la température.
La figure 2 montre une courbe représentant l'évolution du coefficient de dégradation d'une batterie en fonction de la température.
La figure 3 montre un graphique représentant un exemple d'évolution du coefficient de dégradation en fonction de l'état de la charge ; pour un coefficient de dégradation prédéterminée elle montre à quelles températures la batterie peut se dégrader en fonction de son état de charge.
La figure 4 montre un graphique représentant un exemple d'évolution des températures seuils (avant que la batterie ne soit dans une zone de dégradation accélérée) en fonction de l'état de charge de la batterie.
La figure 5 montre un exemple d'évolution des première et deuxième températures seuils en fonction de l'état de charge de la batterie. Elle montre également une dernière courbe relative à la température seuil, théorique, et correspondant aux températures seuils présentées aux figures 3 et 4.
La figure 6 montre le déclenchement de la diminution de la puissance de la batterie en fonction des première et deuxième températures seuils, selon que l'état de charge de la batterie est de 50% ou de 100%. La figure 7 montre un exemple d'évolution que peut avoir la température d'une batterie en fonction de son état de charge ; la figure 7 montre également l'évolution des première et deuxième températures seuil en fonction de l'état de charge.
La figure 8 montre un exemple d'évolution que peut avoir la température et l'état de charge de la batterie, pendant un cyclage où la batterie présente un état de charge initial de 100 %. La figure 8 bis montre un premier graphique illustrant l'évolution de la première température seuil et de la deuxième température seuil en fonction du temps ; elle montre également un deuxième graphique illustrant l'évolution de l'état de charge au cours du temps . Ces premier et deuxième graphique illustrent notamment l'évolution du comportement des températures et de l'état de charge en fonction du mode d'énergie utilisé (100% électrique ou hybride) .
La figure 9 montre un exemple d'évolution de la troisième température seuil déclenchant le système de refroidissement en fonction de l'état de charge ; la figure 9 montre également l'évolution des première et deuxième températures seuil en fonction de l'état de charge .
Justification théorique
Comme on peut le voir sur la figure 2, toute batterie se dégrade au cours du temps, c'est-à-dire que sa capacité totale diminue régulièrement au cours du temps. Par ailleurs, il a été constaté que la dégradation est une fonction globalement croissante de l'état de charge SOC (« State Of Charge » selon la terminologie anglo-saxonne) . Dans les exemples représentés sur la figure 3, on peut constater que l'état de charge SOC de la batterie influence le coefficient de dégradation de la batterie. En effet, on peut voir que pour des états de charge respectifs de 0% (SOC0), 30% (SOC30), 50% (SOC50) et 100% (SOC100), les coefficients de dégradation de la batterie sont équivalents lorsque la batterie atteint respectivement des températures 55°C, 45°C, 35°C et 25°C.
La figure 4 met en évidence l'influence de l'état de la charge SOC de la batterie sur les valeurs de températures seuils à partir desquelles la batterie peut être endommagée. On voit par exemple que plus l'état de charge est faible et plus la température seuil est élevée .
Description d' exemples de réalisation 1' invention
Selon l'invention, le procédé comporte les étapes suivantes :
a) mesurer la température Tbatt en un point de la batterie,
b) réduire la puissance de la batterie dès que la température Tbatt en un point de la batterie est supérieure à une première température seuil ΤΊ.
La première température seuil ΤΊ varie en fonction de l'état de charge SOC de la batterie suivant une relation ΤΊ = fx (SOC) . La première température seuil Ti est la température en dessous de laquelle la puissance P de la batterie est maximale.
Dans un mode de réalisation, durant l'étape b), une puissance P de la batterie diminue progressivement lors d'une montée en température entre ladite première température seuil ΤΊ et une deuxième température seuil T2 au-dessus de laquelle la puissance de la batterie devient nulle et au-dessus de laquelle la batterie est dégradée.
Dans un autre mode de réalisation, la puissance P de la batterie diminue linéairement lors de la montée en température entre ladite première température seuil ΤΊ et la deuxième température seuil T2 (T2 > ΊΊ) .
Dans tous les cas, à partir de la température seuil T2 qui dépend de l'état de charge SOC de la batterie, la puissance disponible de la batterie devient nulle afin d'abaisser la température de la batterie et de prévenir des dommages pouvant être engendrés à la batterie .
Préférentiellement, la deuxième température seuil
T2 varie en fonction de l'état de charge SOC de la batterie suivant une relation T2 = f2 (SOC) .
Sur la figure 5, on constate que chacune des courbes ΊΊ = f i (SOC) et T2 = f2 (SOC) sont en-dessous d'une troisième courbe T3 qui correspond aux valeurs théoriques des températures au-dessus desquelles la perte de capacité naturelle de la batterie devient trop importante .
La différence entre T2 = f2 (SOC) et T3 correspond à une marge (ou coefficient de sécurité) qui est prise dans le procédé afin d'écarter les incertitudes relatives à :
la précision des capteurs de température mesurant la température Tbatt en un point de la batterie,
- la capacité des capteurs de température à mesurer la température du point le plus chaud à l'intérieur de la batterie (problématique de positionnement du capteur) .
Ainsi, si la température Tbatt mesurée par les capteurs de température présents dans la batterie est inférieure à T2, alors il est garanti que la température effective de chaque cellule de la batterie est inférieure à la valeur théorique T3 à ne pas dépasser.
Sur la figure 6, on constate que la limitation de puissance à haute température commencera à une température ΤΊ moindre si l'état de charge de la batterie est à 100% (SOC100) que si la batterie est à un état de charge de 50% (SOC50) .
Sur la figure 7, est mis en évidence que la dépendance des températures ΤΊ et/ou T2 à l'état de charge de la batterie peut permettre, lors de la décharge de la batterie de suivre une courbe « Discharge Profile » selon la terminologie anglo-saxonne qui est strictement en dessous de ΤΊ, au juste nécessaire. Comme le montre la courbe « Discharge Profile », à cause de l'effet Joule, la température mesurée Tbatt de la batterie va augmenter au fur et à mesure que la batterie se décharge. Durant la décharge de la batterie, l'état de charge SOC de la batterie diminue et grâce à l'invention, la température Ti est diminuée en la faisant dépendre de l'état de charge ; cette disposition permet donc avantageusement d'utiliser pleinement la puissance de l'équipement électrique branché à la batterie tout en préservant la batterie de dégradations .
Figures 8 et 8bis, pendant le fonctionnement en mode EV (100% électrique), d'une part l'état de charge SOC de la batterie diminue et d'autre part la température de la batterie augmente par effet Joule. Lors du passage en mode HEV (Hybride), l'état de charge SOC de la batterie oscille autour d'un niveau de référence (Référence SOC) . Parallèlement à cela, la température de la batterie augmente moins vite (voire se stabilise) car la puissance demandée à la batterie est relativement plus faible qu'en mode EV (100% électrique).
La figure 8 montre également l'évolution de la première température seuil et de la deuxième température seuil en fonction de l'état de charge SOC. Comme l'état de charge SOC diminue, la température seuil augmente. Du coup, on n'entre pas en derating thermique.
Dans une variante, le procédé de gestion comporte en outre l'étape :
c) refroidir la batterie au moyen d'un système de refroidissement fonctionnant à partir d'un troisième seuil de température TCooiing qui varie en fonction de l'état de charge SOC de la batterie suivant une relation
Tcooling fCooling (SOC) .
Figure 9, est mis en évidence que la dépendance d'une troisième température seuil TCooiing à l'état de charge de la batterie, peut permettre, lors de la décharge, charge ou freinage récupératif, de suivre une courbe qui s'adapte à l'évolution de la première température seuil ΊΊ. Le système de refroidissement étant consommateur en énergie et en puissance, cela permet d'ajuster la température Tcooilng aux besoins de refroidissement de la batterie en fonction de son état de charge .
Sur la figure 9, est représentée la troisième température seuil Tcooilng strictement inférieure à la première température seuil ΊΊ. Cela peut permettre de refroidir la batterie avant que la température de la batterie Tbatt ne soit supérieure a ΤΊ, déclenchant la réduction de la puissance P de la batterie.
En variante, on peut également imaginer que la troisième température seuil Tcooilng soit supérieure ou égale à la première température seuil ΊΊ. Cela permet de refroidir la batterie après que la température de la batterie Tbatt soit supérieure a ΤΊ, déclenchant le système de refroidissement plus tard que dans la variante présentée ci-avant ; cette variante peut permettre d'économiser de l'autonomie en roulage et du temps lorsque la batterie est en charge.
L'homme du métier pourra adapter son choix en fonction de la puissance délivrée par le système de refroidissement et la puissance diminuée de la batterie lorsque la température Tbatt est supérieure à ΤΊ. Dans un autre mode de réalisation, le procédé comporte en outre l'étape :
d) modifier le débit d'air dudit système de refroidissement à partir d'un quatrième seuil de température TCooiingDebit qui varie en fonction de l'état de charge SOC suivant une relation Tcooilng = fcooiingDebit (SOC) .
En combinant des modes de réalisation ci-avant présentés, est également visé :
en dessous du troisième seuil de température Tcooiingf 1θ système de refroidissement ne fonctionne pas, entre le troisième seuil de température Tcooiing et le quatrième seuil de température cooiingDebit, le système de refroidissement fonctionne avec un premier débit,
- au-dessus du quatrième seuil de température
TcooiingDebit/' le système de refroidissement fonctionne avec un deuxième débit plus grand que ledit premier débit. En variante, l'étape b) du procédé présentée, peut avoir lieu quand la batterie est en état de charge, décharge, ou freinage récupératif . Par ailleurs, la correspondance entre l'état de charge SOC de la batterie et la première température seuil ΤΊ est prédéterminé, préférentiellement dans une table de valeur.
Est également visé un dispositif de gestion de la puissance disponible d'une batterie mettant en œuvre l'un quelconque des procédés présentés ci-avant, une batterie équipée de ce dispositif de gestion de la puissance disponible d'une batterie, une batterie de traction pour véhicule électrique équipé de ce dispositif de gestion de la puissance disponible d'une batterie et une véhicule électrique mettant en œuvre l'un quelconque des procédés gestion de la puissance disponible d'une batterie présentés ci-avant.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de gestion d'une puissance disponible en décharge ou admissible en charge d'une batterie, le procédé comportant les étapes suivantes :
a) mesurer une température (Tbatt) en un point de la batterie,
b) réduire la puissance de la batterie dès que la température (Tbatt) en ledit point est supérieure à une première température seuil (ΤΊ),
ledit procédé étant caractérisé en ce que ladite première température seuil (ΤΊ) varie en fonction de l'état de charge (SOC) de la batterie suivant une relation ΤΊ = fi (SOC) .
2. Procédé de gestion selon la revendication
1, caractérisé en ce que, durant l'étape b), la puissance (P) de la batterie est diminuée progressivement lors d'une montée en température entre ladite première température seuil (ΤΊ) et une deuxième température seuil (T2) au-dessus de laquelle la puissance de la batterie devient nulle et au-dessus de laquelle la batterie est dégradée .
3. Procédé de gestion selon la revendication
2, caractérisé en ce que la puissance (P) de la batterie diminue linéairement lors de la montée en température entre ladite première température seuil (ΤΊ) et la deuxième température seuil (T2) .
4. Procédé de gestion selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte en outre l'étape :
c) refroidir la batterie au moyen d'un système de refroidissement fonctionnant à partir d'un troisième seuil de température (TCooiing) qui varie en fonction de l'état de charge (SOC) de la batterie suivant une relation Tcooilng = fCooiing (SOC) .
5. Procédé de gestion selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'il comporte en outre l'étape :
d) modifier un débit d'air dudit système de refroidissement à partir d'un quatrième seuil de température ( TCooiingDebit ) qui varie en fonction de l'état de charge (SOC) suivant une relation Tcooiing = fcooiingDebit (SOC) .
6. Procédé de gestion selon la revendication précédente, caractérisé en ce que :
en dessous du troisième seuil de température (Tcooiing le système de refroidissement ne fonctionne pas,
entre le troisième seuil de température (Tcooiing) st ls quatrième seuil de température (TcooiingDebit) r le système de refroidissement fonctionne avec un premier débit,
au-dessus du quatrième seuil de température (TcooiingDebit) /' le système de refroidissement fonctionne avec un deuxième débit plus grand que ledit premier débit .
7. Procédé de gestion selon l'une quelconques des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'étape b) peut avoir lieu indifféremment quand la batterie est en état de charge, décharge, ou freinage récupératif .
8. Procédé de gestion selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la correspondance entre l'état de charge (SOC) de la batterie et la première température seuil (ΤΊ) est prédéterminé, préférentiellement dans une table de valeur .
9. Dispositif de gestion de la puissance disponible décharge ou admissible en charge d'une batterie caractérisé en ce qu'il met en œuvre l'une quelconque des revendications 1 à 8.
10. Batterie caractérisée en ce qu'elle est équipée du dispositif selon la revendication 9.
11. Batterie de traction pour véhicule électrique caractérisée en ce qu'elle est équipée du dispositif selon la revendication 9.
12. Véhicule électrique caractérisé en ce qu'il met en œuvre l'une quelconque des revendications 1 à 8.
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