WO2016193644A1 - Assemblage comportant une batterie électrique et un système de controle de la batterie - Google Patents

Assemblage comportant une batterie électrique et un système de controle de la batterie Download PDF

Info

Publication number
WO2016193644A1
WO2016193644A1 PCT/FR2016/051343 FR2016051343W WO2016193644A1 WO 2016193644 A1 WO2016193644 A1 WO 2016193644A1 FR 2016051343 W FR2016051343 W FR 2016051343W WO 2016193644 A1 WO2016193644 A1 WO 2016193644A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
battery
stage
terminal
eti
cells
Prior art date
Application number
PCT/FR2016/051343
Other languages
English (en)
Inventor
Daniel Chatroux
Andy ROUX
Julien Dauchy
Bruno Beranger
Original Assignee
Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives filed Critical Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives
Publication of WO2016193644A1 publication Critical patent/WO2016193644A1/fr

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0013—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries acting upon several batteries simultaneously or sequentially
    • H02J7/0014—Circuits for equalisation of charge between batteries
    • H02J7/0016—Circuits for equalisation of charge between batteries using shunting, discharge or bypass circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/44—Methods for charging or discharging
    • H01M10/441—Methods for charging or discharging for several batteries or cells simultaneously or sequentially
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • H01M10/482—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte for several batteries or cells simultaneously or sequentially
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Definitions

  • the present application relates to the field of electric batteries in general, and more particularly to an assembly comprising a battery of cells for storing electrical energy and a battery control system.
  • An electric battery is a grouping of several identical or similar rechargeable electric energy storage cells (batteries, accumulators, etc.) connected in series and / or in parallel between two terminals, respectively positive and negative, for supplying a voltage keep on going.
  • a current flows from the positive terminal to the negative terminal of the battery, through a load to be supplied.
  • a charger applies a charging current flowing from the negative terminal to the positive terminal of the battery (through the charger).
  • a battery is generally associated with a control system adapted to implement control operations of charging, discharging control and / or balancing cells of the battery.
  • FIG. 1 represents a battery 1 of electric energy storage cells known from the state of the art.
  • the battery 1 is composed of four stages Et1, Et2, Et3 and Et4 connected in series between a positive terminal P and a negative terminal N of the battery. Each floor has four cells connected in parallel.
  • the voltages at the terminals of the four stages are respectively denoted U1, U2, U3 and U4.
  • the total voltage U between the terminals N and P of the battery 1 is the sum of the voltages U1, U2, U3 and U4.
  • the currents flowing through the four cells of the fourth stage Et4 are noted respectively II, 12, 13 and 14.
  • the current I generated on the terminal P of the battery 1 is the sum of currents II, 12, 13 and 14.
  • the battery 1 is associated with an auxiliary control circuit 2 connected to the terminals of each of the stages Et1, Et2, Et3 and Et4.
  • Circuit 2 may be configured to, during charging phases, monitor the state of charge of cells and interrupt charging early enough to prevent cells from exceeding a critical load level beyond which they could be damaged, and during the discharge phases, monitor the state of charge of the cells and interrupt the discharge sufficiently early to prevent the cells from exceeding a critical discharge level below which they could be damaged.
  • the control circuit 2 may also be adapted to balance the charge levels of the different stages of the battery during the charging and / or discharging phases. It will be noted that in the configuration of FIG. 1, the balancing of the charge levels of the cells of the same stage is done naturally because of the parallel connection of the cells of the stage.
  • a fault on a cell usually results in the short circuit of the cell, by the appearance of a large leakage current in the cell, or by open-circuiting the cell.
  • the short-circuiting of a battery cell or the appearance of a large leakage current in a cell of the battery can have serious consequences, and can cause a failure of the whole of a stage of the battery or of the whole battery.
  • all the other cells of the stage tend to discharge into the faulty cell, which can irreparably damage the entire floor or even the battery.
  • each cell In order to protect the battery 1 from the consequences of a short circuit or the appearance of a large leakage current in a cell, each cell is associated with a fuse connected to it in series. When a cell forms a short circuit or is traversed by a large leakage current, the current flowing through it melts the fuse associated with it to protect the rest of the battery 1.
  • a disadvantage of the configuration of Figure 1 is that the presence of fuses in series between the stages induces significant energy losses.
  • the size of the fuse of the battery is delicate because they must not melt unexpectedly when traversed by the charging and discharging currents of the battery, but must melt for the fault current, the value depends on the impedance of the cell in default.
  • FIG. 2 illustrates an alternative solution that has been proposed in the international patent application WO201103924.
  • FIG. 2 represents a battery 4 comprising a positive terminal P and a negative terminal N.
  • the battery 4 comprises 5 branches Br1, Br2, Br3, Br4 and Br5.
  • Each branch Brj with j integer ranging from 1 to 5, comprises five cells Ei, j connected in series between the terminals P and N, with i integer ranging from 1 to 5.
  • the cells of the same index i respectively belonging to the different branches define a stage designated by reference Eti.
  • the battery 4 comprises 4 stages Et1, Et2, Et3, Et4 and Et5.
  • the cells of the same stage are connected in parallel via fuses.
  • the cells E 1j of the first stage Et 1 are connected by their positive terminals to the terminal P of the battery 4, and the cells E 5 of the fifth stage Et 5 are connected by their negative terminals to the terminal N of the battery 4.
  • Each cell Ej ⁇ j stages Et2, Et3, Et4 and Et5 and branches Brl, Br2, Br3 and Br4 has its positive terminal connected to the positive terminal of the cell E-j_ j +1 of the same floor via a fuse D j.
  • the battery 4 is associated with an auxiliary control circuit 5 connected to the terminals of each of the stages Et1, Et2, Et3, Et4 and Et5.
  • the circuit 5 is particularly suitable for carrying out load control and / or discharge and level balancing operations. As in the example of FIG. 1, the balancing of the charge levels of the cells of the same stage is done naturally because of the parallel connection of the cells of the stage.
  • the current flowing through an accumulator E-j ⁇ j is denoted I-j ⁇ j.
  • the current flowing through a fuse D 1 is denoted It-j.
  • the voltage across a stage Eti is noted Uj_.
  • the current exchanged by the positive terminals of a stage Eti with the charging and balancing circuit 5 is noted Ieq (j_).
  • An advantage of the configuration of FIG. 2 is that the fuses are placed outside the main charge or discharge path of the cells of the battery, on parallel interconnection conductors of the cells, which are traversed only by currents. reduced in normal operation, that is to say when all accumulators are healthy.
  • This allows the use of fuses of smaller size, that is to say capable of melting for lower currents, less expensive than the fuses of the configuration of FIG. 1.
  • this makes it possible to limit the losses. by Joule effect in fuses in normal operation.
  • a problem that arises in the configuration of FIG. 2 is that when one or more fuses adjacent to a faulting cell melt under the effect of the fault current to protect the battery 4, healthy cells of the branch with the defective cell may be subject to overvoltage.
  • a cell can withstand a certain surge without being irreparably damaged.
  • the sizing of the fuses is therefore delicate insofar as the latter must be sufficiently sensitive to isolate a large number of cells in series in a branch in case of short-circuiting of a cell of the branch, but sufficiently resistant to not melt unexpectedly under the effect of balancing currents and / or under the effect of vibrations.
  • an embodiment provides an assembly comprising a battery of cells for storing electrical energy and a control system, in which: the battery comprises an integer number ⁇ of branches each comprising an integer number ⁇ of cells connected in series between a positive terminal and a negative terminal of the battery, the cells of the same rank of the different branches defining stages; and the control system comprises a control circuit connected to the positive and negative terminals of the battery, and a network of diodes connecting the cells to the control circuit, this network comprising, for each stage of the battery except for the stage connected to the positive terminal of the battery, ⁇ first diodes connected live respectively between the positive terminals of the ⁇ cells of the stage and the same first access terminal to the control circuit stage, and ⁇ second diodes connected in inverse respectively between the positive terminals of the ⁇ cells of the stage and the same second terminal of access to the stage of the control circuit.
  • the control circuit comprises an on-state biasing circuit of the diodes of the network, connected to said first and second terminals for access to the stages of the battery
  • the bias circuit comprises, for each stage starting from the stage connected to the positive terminal of the battery, a polarization resistor connecting the first access terminal to the stage, or, for the first stage, the positive terminal of the battery, to the second access terminal to the next stage, or, for the last stage, to the negative terminal of the battery.
  • the control circuit is adapted to measure the potential Vp of the positive terminal of the battery, and is further adapted for each stage of the battery except for the stage connected to the positive terminal. of the battery, to be measured, via its first access terminal on the floor, the maximum potential E-
  • control circuit is adapted to verify if the following relationship system is verified: a) v minEts > u mincell ;
  • Umincell e ⁇ 3 ⁇ 4 axce ] _] _ designating respectively a minimum voltage and a maximum operating voltage allowed for a cell of the battery.
  • control circuit comprises balancing circuits connected to said terminals positive and negative battery and said first and second access terminals to the floors of the battery.
  • control circuit comprises, for each stage starting from the stage connected to the positive terminal of the battery, a dissipative balancing circuit connecting the first access terminal to the stage, or, for the first stage, the positive terminal of the battery, to the second access terminal to the next stage, or, for the last stage, to the negative terminal of the battery.
  • the dissipative balancing circuit comprises a resistor in series with a switch.
  • control circuit comprises, for each stage starting from the stage connected to the positive terminal of the battery, a recharging balance circuit connected to the positive and negative terminals of the battery, to the second access terminal to the floor, or, for the first floor, to the positive terminal of the battery, and to the first access terminal to the next floor, or, for the last floor, to the negative terminal of the battery, said recharging balance circuit being adapted to draw energy across the battery to charge the cell of the stage whose positive terminal has the lowest potential.
  • the recharging balance circuit comprises: an inductor whose first end is connected to the positive terminal of the battery by a first switch and whose second end is connected to the negative terminal of the battery by a second switch; a first balancing diode directly connected between the second end of the inductor and the second access terminal to the stage, or, for the first stage, to the positive terminal of the battery; a second balancing diode connected in reverse between the first end of the inductor and the first access terminal to the next stage, or, for the last stage, to the negative terminal of the battery; and a capacitor connecting the second access terminal to the floor, or, for the first floor, the terminal positive battery, the first access terminal to the next floor, or, for the last floor, the negative terminal of the battery.
  • the number ⁇ of cells in each branch of the battery is greater than or equal to 5.
  • Figure 1 previously described, is an electrical diagram of an example of an assembly comprising a battery and a battery control circuit
  • Figure 2 previously described, is an electrical diagram of another example of an assembly comprising a battery and a battery control circuit
  • FIG. 3 is a circuit diagram of an example of an embodiment of an assembly comprising a battery and a battery control system
  • Figure 4 is a more detailed electrical diagram of an exemplary embodiment of the assembly of Figure 3.
  • FIG. 5 is a more detailed electrical diagram of an alternative embodiment of the assembly of FIG. 3.
  • the same elements have been designated with the same references in the various figures. Unless otherwise specified, the terms “approximately”, “substantially”, and “of the order of” mean within 10%, preferably within 5%.
  • the term “connected” is used to designate a direct electrical connection, without intermediate electronic component, for example by means of one or more conductive tracks or of a normally fusible type of protective element, and the term “coupled” or “connected” to mean either a direct electrical connection (meaning “connected”) is a connection via one or more intermediate components (resistor, diode, capacitor, etc.).
  • Fig. 3 is a circuit diagram of an example of an embodiment of an assembly having a battery 30 and a battery control system.
  • the battery 30 comprises four branches Brl, Br2, Br3 and Br4 connected in parallel between voltage supply terminals P and N, respectively positive and negative, of the battery.
  • each branch with j integer from 1 to 4, comprises five energy storage unit cells E ⁇ j, ⁇ 2, j 'E 3, j E 4, E 5 and j, j' tees series connec between the terminals P and N.
  • the embodiments described s obviously apply to batteries having a number of branches different from 4 and a number of cells per branch (that is to say a number of stages) different from 5.
  • the embodiments described s' apply irrespective of the number ⁇ of stages greater than or equal to 2 of the battery, and regardless of the number ⁇ of branches greater than or equal to 2 of the battery, it being understood that all branches Brj have the same number ⁇ of E-cells connected in series between the terminals P and N of the battery.
  • the cells E 1 of the same stage E 1 1 of the battery are not directly connected in parallel to each other.
  • the positive terminals of the cells of the stage Eti are directly connected to one another.
  • the negative terminals of the cells of the stage Etl are not connected to each other.
  • neither the positive nor the negative terminals of the cells of the stage are connected to each other.
  • Such a configuration has the advantage of ensuring a high level of security without it being necessary to provide fuses or other circuit breakers within the battery. Indeed, if a faulty cell E-j_ ⁇ of the battery forms a short-circuit or a weakly resistive path, because of the absence of parallel connection of the cells of the Eti stage, the healthy cells of the Eti stage can not be discharged directly into the cell Ej ⁇ j.
  • the arrangement of FIG. 3 has the advantage that the overvoltage seen by the healthy cells of the branch Brj including the defective cell Ej ⁇ j is limited. Indeed, in the configuration of Figure 3, if a 3 ⁇ 4 cell j es t shorted fault type in the branch BRJ, the series connection of the healthy cells of the leg seen at its terminals the voltage of the drums. The surge seen by each healthy cell of the limb is then about equal to the voltage of a cell divided by the total number of healthy cells in the limb.
  • the number of stages in series in the battery 30 can be chosen taking into account the maximum overvoltage that can support a cell without degradation, and the number of short-circuit fault cells that one wishes to be able to tolerate in the same branch of the battery without having to interrupt the operation of the battery.
  • cells 3 ⁇ 4, j having a nominal voltage of full charge of the order of 3.6 V and able to withstand a maximum voltage of 4.5 V without degradation, for example cells with Lithium type LiFeP04.
  • the rated voltage of a full load of a cell divided by the total number of cells of a branch minus one does not exceed the maximum overvoltage that can withstand a cell.
  • the assembly of Figure 3 further comprises a battery control system.
  • the control system is suitable for carrying out control operations during the charging and / or discharging phases of the battery, for example to prevent cells from exceeding a charge level and / or a discharge level. critical beyond which they could be damaged.
  • the control system can also be adapted to implement balancing functions, for example during recharging and / or discharging of the cells.
  • the control system comprises a control circuit 32 having terminals Vp and respectively connected to the positive terminals P and negative N of the battery.
  • the control system further comprises a network of diodes 34 connecting the cells E i, j of the battery to the control circuit 32.
  • the array of diodes 34 comprises, for each stage Eti of the battery except for the stage connected to the positive terminal of the battery, that is to say for each of the stages Et2, Et3, Et4 and Et5 in In the example shown, four first diodes D 1, D 1, D 2, D 1 , 3 and D 1 , 4 connected respectively between the positive terminals of the four cells E 1, E 2, E 1, 3 and E 1 4 of FIG. the stage, and the same first terminal access to the stage V " maxEti control circuit 32.
  • the diode array 34 further comprises, for each stage Eti of the battery except the connected floor to the positive terminal of the battery, that is to say for each of the stages Et2, Et3, Et4 and Et5 in the example shown, four second diodes D2j_] _, D2j_ 2 / D2-j_ ⁇ 3 and D2j_ 4 respectively reverse connected between the positive terminals of the four cells Ej_, 2 ' E i, 3 and E i, 4 ⁇ e the floor, and the same second access terminal to the floor m -j_ n g- ( - of the control circuit 32.
  • the diodes of the diode array 34 are, for example, Schottky diodes or PN junction diodes.
  • the control circuit 32 has access, via the terminal VmaxEti associated with the stage, to the potential (referenced with respect to the terminal N of the battery) of the positive terminal of higher potential of the cells of the stage.
  • the control circuit 32 has access, via the terminal V m -j_ n g t associated with the stage, the potential (referenced to the N terminal of the battery) of the positive terminal of lower potential of the cells of the stage.
  • the control circuit 32 is for example configured to carry out monitoring operations of the state of charge of the cells during charging and / or discharging phases of the battery.
  • the control circuit 32 may be configured to check that all the cells of the battery remain in an authorized voltage range going from a minimum voltage value U m j_ nce ] _] _, corresponding for example at the critical discharge level of a cell in the relevant technology, at a maximum voltage value U maxe ] _] _, corresponding, for example, to the level of critical overload of a cell in the relevant technology.
  • V P V minEt2 , V maxEt2 , V minEt3 , V maxEt3 , v minEt4 ' v maxEt4' v minEt5 and v maxEt5 ' the potential of the terminal positive P of the battery, and the potentials of the positive terminals of higher potential and lower potential of the stages Et2, Et3, Et4 and Et5, referenced with respect to the negative terminal N of the battery, measured by the control circuit by Via its terminals V P , V minEt2 , V maxEt2 , V minEt3 , v maxEt3 ' v minEt4' v maxEt4 ' v minEt5 and v maxEt5 ⁇
  • V minEt2 , V maxEt2 , V minEt3 , V maxEt3 , v minEt4' v minEt5 and v maxEt5 ⁇
  • control circuit 32 is configured for, from the potential measurements carried out on its terminals Vp, V minEt2 , V maxEt2 , V minEt3 , V maxEt3 , V minEt4 , v maxEt4 ' v minEt5 and v maxEt5 determine if the following relationship system is verified:
  • the circuit 32 can then for example take protective measures such as interrupting the charging or discharging current of the battery, or issuing an alert.
  • the circuit 32 may further be configured for, from the measurements of the potential measurements made on the terminals Vp, v minEt2 ' v maxEt2' v minEt3 ' v maxEt3' v minEt4 ' v maxEt4' v minEt5 and 1 ⁇ 4naxEt5 'to determine whether it there is an imbalance of charge level between the cells of the same floor, or between the different floors.
  • the circuit 32 can be configured to, when an imbalance is detected, implement balancing operations via its terminals Vp, V ⁇ , V m j_ nE -
  • the circuit 32 may be configured to verify, for each stage Eti, that the difference V maxEt j_- v minEti does not exceed a predetermined unbalance tolerance threshold, for example between 1 and 100 mV.
  • the circuit 32 may furthermore be configured to, when the difference v maxEt _v minEti exceeds the unbalance tolerance threshold of the stage, implement balancing operations via the terminals V maxEt _ and V m j_ nE -
  • the intra-stage balancing operations may for example be implemented successively, step by step, starting with the stage connected to the negative terminal N of the battery (the stage Et5 in this example) and in ending with the stage connected to the positive terminal P of the battery (stage Etl in this example).
  • the circuit 32 may also be configured so that, once the intra-stage balancing has been carried out, it will be verified that all the stages have substantially the same voltage, at an unbalance tolerance threshold of, for example, between 1 and 100 mV.
  • the circuit 32 may also be configured to, when an inter-stage unbalance is detected, implement inter-stage balancing operations via the terminals Vp, V N , V minEt2 , V maxEt2 , V minEt3 , V maxEt3 , V minEt4 , v maxEt4 ' v minEt5 and v maxEt5-
  • FIG. 4 is a more detailed electrical diagram of an exemplary embodiment of the assembly of FIG. 3. More particularly, FIG. 4 details an exemplary embodiment of the control circuit 32 of the assembly of FIG. 3.
  • the circuit 32 comprises a set of five polarization resistors Rp1, Rp2, Rp3, Rp4 and
  • the resistor Rpl has a first end connected to the terminal Vp and a second end connected to the terminal V m j_ nE -
  • the resistor Rp2 has a first end connected to the terminal v maxEt2 and a second end connected to the terminal m -j_ n j-
  • the resistor Rp3 has a first end connected to the terminal
  • the resistor Rp4 has a first end connected to the terminal
  • the resistor Rp5 has a first end connected to the terminal v maxEt5 and a second end connected to the terminal V ⁇ .
  • the resistors Rp1, Rp2, Rp3, Rp4 and Rp5 make it possible to bias all the diodes of the diode array 34 directly. These resistors are preferably of high value in order to limit dissipation losses. As an example, each of the resistors
  • Rpl, Rp2, Rp3, Rp4 and Rp5 has a value of between 500 k ⁇ and
  • the resistors Rp1, Rp2, Rp3, Rp4 and Rp5 have, for example, substantially all the same value.
  • Rp3, Rp4 and Rp5 can be replaced by any other polarization element, for example of the current source type, making it possible to force the circulation of a small direct bias current, for example a current of between 0.1 and 10 ⁇ in the diode array of the diodes 34, so that the network of diodes 34 are in the on state and thus transmit (to the voltage drop close to the diode) potential m -j_ n j-
  • the circuit 32 comprises for example nine voltage sensors, not shown, respectively connected between the terminals Vp and V ⁇ , between the terminals m -j_ n j-
  • the circuit 32 furthermore comprises, associated with each of the stages Eti of the battery, a dissipative balancing circuit 41 comprising a switch swi in series with a Reqi resistor. More particularly, in the example shown, the series association of the switch swl and the resistor Req1 is connected between the terminals Vp and V " minEt2 'the series association of the switch sw2 and the resistor Req2 is connected between the terminals max E-
  • the circuit 32 is for example configured to, when it detects an imbalance within one of the Et2 stages, Et3, Et4 and Et5 of the battery, close the swi switch of the balancing circuit associated with the stage. This has the effect of discharging in the resistor Reqi the cell of the stage whose positive terminal has the highest potential.
  • the swi switch is for example kept closed until the stage is balanced, then re-opened.
  • the circuit 32 may also be configured to, when it detects an imbalance between distinct stages of the battery, close the swi switch of the balancing circuit associated with the most loaded stage. This has the effect of discharging in the resistor Reqi the cell of the heaviest stage whose positive terminal has the highest potential. The operation may be repeated, for example in an iterative process, until all stages are balanced.
  • the dissipative balancing circuits formed by the swi switches and the resistors Reqi can be replaced by other controllable dissipative discharge circuits (transistors, controllable current sources, etc.) to discharge the most charged cell on each floor.
  • the dissipative discharge elements may be replaced by energy converters, for example arranged for, during a discharge phase from one stage to For balancing purposes, transmit the energy taken from the stage to the battery terminals. This makes it possible to save energy since, instead of being dissipated, the energy taken from one stage during balancing is used to charge the other accumulators.
  • FIG. 5 is an electrical diagram of an alternative embodiment of the assembly of FIG. 3. More particularly, FIG. 5 details an alternative embodiment of the control circuit 32 of the assembly of FIG. 3.
  • the circuit 32 of FIG. 5 differs from the circuit 32 of FIG. 4 mainly in that, in the circuit 32 of FIG. 5, the dissipative balancing circuits of FIG. 4, configured to discharge the most charged cells, are replaced by balancing circuits adapted to charge the least charged cells by taking energy contained in the other cells of the battery.
  • the circuit 32 comprises, associated with each of the stages Et1, Et2, Et3, Et4 and Et5 of the battery, a balancing circuit 51 comprising a capacitor Ci, an inductor Li, two diodes d1_ and d2-j_, and two switches slj_ and s2-j_ (i designating the index of the stage).
  • the inductor Li has a first end connected to the terminal Vp via the switch s1_ and a second end connected to the terminal via the switch s2-j_.
  • Dlj_ the diode-connected between the second end of the inductance L and the terminal V m j_ n-1 Ei for i ranging from 2 to 5, and the diode dl] _ is-connected between the second end of the inductance L1 and the terminal Vp.
  • D2-j_ diode is connected in reverse between the first end 1 'inductance L and the terminal v maxEti + l F o i ranging from 1 to 4, and d25 diode is connected in reverse between the first end of the inductor L5 and the terminal V ⁇ .
  • the capacitor C1 has a first electrode connected to the terminal Vp and a second electrode connected to the terminal V max Et2 'the capacitor C5 has a first electrode connected to the terminal V " minEt5 and a second electrode connected to the terminal V ⁇ , and , for i ranging from 2 to 4, the capacitor C has a first electrode connected to terminal m -j_ n D- (-. and a second electrode connected to the terminal E max t Ci capacitors are decoupling capacitors, for example of value between 10 nF and 10 yF Li inductances have for example a value between 1 ⁇ and 100 ⁇ .
  • the circuit 32 is for example configured for, when it detects an imbalance within one of the stages Etl, Et2, Et3, Et4 and Et5 of the battery, use the balancing circuit 51 associated with the stage to recharge the cell of the stage whose positive terminal has the lowest potential, until the stage is balanced.
  • the circuit 32 may also be configured to, when it detects an imbalance between distinct stages of the battery, use the balancing circuit 51 associated with the least charged stage to recharge the cell of the stage whose terminal Positive has the lowest potential.
  • the operation can be repeated, for example according to an iterative process, until all stages have substantially the same voltage.
  • the balancing circuits 51 of FIG. 5 can be replaced by other balancing circuits, for example of the inductive type, making it possible to recharge the least charged cell of a stage Eti by injecting it, via the terminals V m -j_ n g-

Abstract

L'invention concerne un assemblage comportant une batterie (30) de cellules (Ei, j) de stockage et un système de contrôle. La batterie comporte β branches (Brj) comportant chacune ε cellules (Ei, j) en série entre les bornes positive (P) et négative (N) de la batterie, les cellules de même rang (i) des différentes branches (Brj) définissant des étages (Eti). Le système de contrôle comporte un circuit (32) connecté aux bornes de la batterie, et un réseau de diodes (34) reliant les cellules (Ei, j) au circuit (32), ce réseau (34) comportant, pour chaque étage (Eti) à l'exception de l'étage (Etl) connecté à la borne positive (P) de la batterie, β diodes (D1i,,j) connectées en direct respectivement entre les bornes positives des cellules de l'étage et une même première borne (vmaxEti), et β diodes (D2i, j ) connectées en inverse respectivement entre les bornes positives des cellules de l'étage et une même deuxième borne (VminEti).

Description

ASSEMBLAGE COMPORTANT UNE BATTERIE ELECTRIQUE ET UN SYSTEME DE
CONTROLE DE LA BATTERIE
La présente demande de brevet revendique la priorité de la demande de brevet français FR15/55161 qui sera considérée comme faisant partie intégrante de la présente description.
Domaine
La présente demande concerne le domaine des batteries électriques de façon générale, et vise plus particulièrement un assemblage comportant une batterie de cellules de stockage d'énergie électrique et un système de contrôle de la batterie. Exposé de 1 ' art antérieur
Une batterie électrique est un groupement de plusieurs cellules de stockage d'énergie électrique rechargeables identiques ou similaires (piles, accumulateurs, etc.) reliées en série et/ou en parallèle entre deux bornes, respectivement positive et négative, de fourniture d'une tension continue. Lors de phases de décharge de la batterie, un courant circule de la borne positive vers la borne négative de la batterie, à travers une charge à alimenter. Lors de phases de charge de la batterie, un chargeur applique un courant de charge circulant de la borne négative vers la borne positive de la batterie (à travers le chargeur) . Une batterie est généralement associée à un système de contrôle adapté à mettre en oeuvre des opérations de contrôle de la charge, de contrôle de la décharge et/ou d'équilibrage des cellules de la batterie.
La figure 1 représente une batterie 1 de cellules de stockage d'énergie électrique connue de l'état de la technique. La batterie 1 est composée de quatre étages Etl, Et2, Et3 et Et4 connectés en série entre une borne positive P et une borne négative N de la batterie. Chaque étage comprend quatre cellules connectées en parallèle. Les tensions aux bornes des quatre étages sont notées respectivement Ul, U2, U3 et U4. Dans ce schéma, la tension totale U entre les bornes N et P de la batterie 1 est la somme des tensions Ul, U2, U3 et U4. Les courants traversant les quatre cellules du quatrième étage Et4 sont notés respectivement II, 12, 13 et 14. Le courant I généré sur la borne P de la batterie 1 est la somme des courants II, 12, 13 et 14.
La batterie 1 est associée à un circuit annexe de contrôle 2 connecté aux bornes de chacun des étages Etl, Et2, Et3 et Et4. Le circuit 2 peut être configuré pour, lors des phases de recharge, surveiller l'état de charge des cellules et interrompre la charge suffisamment tôt pour éviter que les cellules ne dépassent un niveau de charge critique au-delà duquel elles pourraient être endommagées, et, lors des phases de décharge, surveiller l'état de charge des cellules et interrompre la décharge suffisamment tôt pour éviter que les cellules ne dépassent un niveau de décharge critique en deçà duquel elles pourraient être endommagées. Le circuit de contrôle 2 peut en outre être adapté à équilibrer les niveaux de charge des différents étages de la batterie pendant les phases de recharge et/ou de décharge. On notera que dans la configuration de la figure 1, l'équilibrage des niveaux de charge des cellules d'un même étage se fait naturellement du fait de la connexion en parallèle des cellules de l'étage.
Pendant la durée de vie de la batterie, des défauts sont susceptibles d'apparaître sur certaines cellules. Un défaut sur une cellule se traduit généralement par la mise en court-circuit de la cellule, par l'apparition d'un courant de fuite important dans la cellule, ou par la mise en circuit ouvert de la cellule. En l'absence d'éléments de protection adaptés, la mise en court- circuit d'une cellule de la batterie ou l'apparition d'un courant de fuite important dans une cellule de la batterie peuvent avoir des conséquences graves, et peuvent provoquer une défaillance de l'ensemble d'un étage de la batterie voire de l'ensemble de la batterie. En particulier, du fait de la connexion en parallèle des cellules d'un même étage, si l'une des cellules de l'étage forme un court-circuit ou un chemin de faible impédance, toutes les autres cellules de l'étage tendent à se décharger dans la cellule défaillante, ce qui peut endommager irrémédiablement l'ensemble de l'étage voire de la batterie.
Afin de protéger la batterie 1 des conséquences d'un court-circuit ou de l'apparition d'un courant de fuite important dans une cellule, chaque cellule est associée à un fusible qui lui est connecté en série. Lorsqu'une cellule forme un court- circuit ou est traversée par un courant de fuite important, le courant la traversant fait fondre le fusible qui lui est associé afin de protéger le reste de la batterie 1.
Un inconvénient de la configuration de la figure 1 est que la présence des fusibles en série entre les étages induit des pertes d'énergie non négligeables. En outre, le dimensionnement des fusibles de la batterie est délicat car ces derniers ne doivent pas fondre intempestivement lorsqu'ils sont traversés par les courants de charge et de décharge de la batterie, mais doivent fondre pour le courant de défaut, dont la valeur dépend de l'impédance de la cellule en défaut.
La figure 2 illustre une solution alternative qui a été proposée dans la demande de brevet internationale WO201103924. La figure 2 représente une batterie 4 comportant une borne positive P et une borne négative N. La batterie 4 comprend 5 branches Brl, Br2, Br3, Br4 et Br5. Chaque branche Brj , avec j entier allant de 1 à 5, comprend cinq cellules Ei,j connectées en série entre les bornes P et N, avec i entier allant de 1 à 5. Les cellules de même indice i appartenant respectivement aux différentes branches définissent un étage désigné par la référence Eti. Ainsi, la batterie 4 comprend 4 étages Etl, Et2, Et3, Et4 et Et5. Les cellules d'un même étage sont connectées en parallèle par l'intermédiaire de fusibles. Les cellules E^j du premier étage Etl sont connectées par leurs bornes positives à la borne P de la batterie 4, et les cellules E5^j du cinquième étage Et5 sont connectées par leurs bornes négatives à la borne N de la batterie 4. Chaque cellule E-j^j des étages Et2, Et3, Et4 et Et5 et des branches Brl, Br2, Br3 et Br4 a sa borne positive connectée à la borne positive de la cellule E-j_^ j +1 du même étage par l'intermédiaire d'un fusible D-j_^ j .
La batterie 4 est associée à un circuit annexe de contrôle 5 connecté aux bornes de chacun des étages Etl, Et2, Et3, Et4 et Et5. Le circuit 5 est notamment adapté à réaliser des opérations de contrôle de la charge et/ou de la décharge et d'équilibrage des étages. Comme dans l'exemple de la figure 1, l'équilibrage des niveaux de charge des cellules d'un même étage se fait naturellement du fait de la connexion en parallèle des cellules de l'étage.
Le courant traversant un accumulateur E-j^j est noté I-j^j. Le courant traversant un fusible D-j_^ est noté It-j^j. La tension aux bornes d'un étage Eti est notée Uj_ . Le courant échangé par les bornes positives d'un étage Eti avec le circuit de charge et d'équilibrage 5 est noté Ieq(j_).
Un avantage de la configuration de la figure 2 est que les fusibles sont placés en dehors du chemin de charge ou de décharge principal des cellules de la batterie, sur des conducteurs d'interconnexion en parallèle des cellules, qui ne sont parcourus que par des courants réduits en fonctionnement normal, c'est-à-dire lorsque tous les accumulateurs sont sains. Ceci permet d'utiliser des fusibles de plus petit calibre, c'est- à-dire aptes à fondre pour des courants plus faibles, moins coûteux que les fusibles de la configuration de la figure 1. En outre, ceci permet de limiter les pertes par effet Joule dans les fusibles en fonctionnement normal. Toutefois, un problème qui se pose dans la configuration de la figure 2 est que lorsqu'un ou plusieurs fusibles voisins d'une cellule en défaut fondent sous l'effet du courant de défaut pour protéger la batterie 4, des cellules saines de la branche comportant la cellule en défaut peuvent être soumises à une surtension .
A titre d'exemple illustratif, on considère le cas où la cellule ^-2,3 est défectueuse et forme un court-circuit. Selon le calibre choisi pour les fusibles D-j^j, un nombre plus ou moins important des fusibles connectés à la branche Br3 fond alors sous l'effet du courant de défaut. A titre d'exemple, on considère le cas où les fusibles
Figure imgf000007_0001
D3,3' D4,2 et D4,3 fondent sous l'effet du courant de défaut, les fusibles
Figure imgf000007_0002
D2,3' D5,2 et D5,3 restant intacts. Dans ce cas, la tension U2+U3+U4 est appliquée à la portion de la branche Br3 formée par les cellules F-2,3' ¾,3 et E4 3. La cellule ^-2,3 formant un court-circuit, l'association en série des deux cellules saines E2^3 et Ez^3 voit donc à ses bornes la somme des tensions de trois cellules. Chacune des cellules saines E2^3 et Ez[^3 subit donc une surtension relativement importante, de l'ordre de la moitié de la tension normale de fonctionnement d'une cellule, ce qui peut conduire à la destruction des cellules E2^3 et E4 3.
En pratique, selon la technologie considérée, une cellule peut supporter une certaine surtension sans être endommagée irrémédiablement. Pour minimiser la surtension vue par les cellules d'une branche en cas de mise en court-circuit d'une cellule de la branche, il convient qu'un nombre le plus important possible des fusibles connectés à la branche comprenant la cellule en défaut fondent sous l'effet du courant de défaut.
A titre d'illustration, dans le cas d'exemple susmentionné, en choisissant un calibre de fusibles plus faible, on peut obtenir qu'en cas de mise en court-circuit de la cellule E3,3' l'ensemble des fusibles D2,2' D2,3' D3,2' D3,3' D4,2' D4,3' D5 2 et D5 3 fondent sous l'effet du courant de défaut. Dans ce cas, l'association en série des quatre cellules saines E]_ 3, E2^3, E4 3 et E5^3 voit à ses bornes la somme U1+U2+U3+U4+U5 des tensions de cinq cellules. La surtension vue par chacune des cellules saines est donc limitée au quart de la tension normale de fonctionnement d'une cellule.
En pratique, le dimensionnement des fusibles est donc délicat dans la mesure où ces derniers doivent être suffisamment sensibles pour isoler un nombre important de cellules en série dans une branche en cas de mise en court-circuit d'une cellule de la branche, mais suffisamment résistants pour ne pas fondre intempestivement sous l'effet des courants d'équilibrage et/ou sous l'effet de vibrations.
Il serait souhaitable de pouvoir disposer d'un assemblage comportant une batterie et un système de contrôle de la batterie, cet assemblage palliant tout ou partie des inconvénients des solutions connues.
Résumé
Ainsi, un mode de réalisation prévoit un assemblage comportant une batterie de cellules de stockage d'énergie électrique et un système de contrôle, dans lequel : la batterie comporte un nombre entier β de branches comportant chacune un nombre entier ε de cellules connectées en série entre une borne positive et une borne négative de la batterie, les cellules de même rang des différentes branches définissant des étages ; et le système de contrôle comporte un circuit de contrôle connecté aux bornes positive et négative de la batterie, et un réseau de diodes reliant les cellules au circuit de contrôle, ce réseau comportant, pour chaque étage de la batterie à l'exception de l'étage connecté à la borne positive de la batterie, β premières diodes connectées en direct respectivement entre les bornes positives des β cellules de l'étage et une même première borne d'accès à l'étage du circuit de contrôle, et β deuxième diodes connectées en inverse respectivement entre les bornes positives des β cellules de l'étage et une même deuxième borne d'accès à l'étage du circuit de contrôle. Selon un mode de réalisation, le circuit de contrôle comprend un circuit de polarisation à l'état passant des diodes du réseau, connecté auxdites premières et deuxièmes bornes d'accès aux étages de la batterie.
Selon un mode de réalisation, le circuit de polarisation comprend, pour chaque étage en partant de l'étage connecté à la borne positive de la batterie, une résistance de polarisation reliant la première borne d'accès à l'étage, ou, pour le premier étage, la borne positive de la batterie, à la deuxième borne d'accès à l'étage suivant, ou, pour le dernier étage, à la borne négative de la batterie.
Selon un mode de réalisation, le circuit de contrôle est adapté à mesurer le potentiel Vp de la borne positive de la batterie, et est en outre adapté, pour chaque étage de la batterie à l'exception de l'étage connecté à la borne positive de la batterie, à mesurer, via sa première borne d'accès à l'étage, le potentiel maxE-|--j_ de la borne positive de plus haut potentiel des cellules de l'étage, et, via sa deuxième borne d'accès à l'étage, le potentiel Vmj_nEi-i de la borne positive de plus bas potentiel des cellules de l'étage, i étant un entier allant de 2 à ε, et lesdits potentiels étant référencés par rapport à borne négative de la batterie.
Selon un mode de réalisation, le circuit de contrôle est adapté à vérifier si le système de relations suivant est vérifié : a) vminEts > umincell ;
k) vmaxEts < Umaxcen ;
c) pour i allant de 2 à ε-l, Vmj_nEi-i ~ VmaxEti+1 > Umj_nce]_]_ ; d) pour i allant de 2 à ε-l, maxE-|--j_ - VminEti+1 < Umaxce]_]_ ; e) VP - VmaxEt2 > Umincell ; et
f) VP - VminEt2 < Umaxcell'
Umincell e^ ¾axce]_]_ désignant respectivement une tension minimale et une tension maximale de fonctionnement autorisées pour une cellule de la batterie.
Selon un mode de réalisation, le circuit de contrôle comprend des circuits d'équilibrage connectés auxdites bornes positive et négative de la batterie et auxdites premières et deuxièmes bornes d'accès aux étages de la batterie.
Selon un mode de réalisation, le circuit de contrôle comprend, pour chaque étage en partant de l'étage connecté à la borne positive de la batterie, un circuit d'équilibrage dissipatif reliant la première borne d'accès à l'étage, ou, pour le premier étage, la borne positive de la batterie, à la deuxième borne d'accès à l'étage suivant, ou, pour le dernier étage, à la borne négative de la batterie.
Selon un mode de réalisation, le circuit d'équilibrage dissipatif comprend une résistance en série avec un interrupteur.
Selon un mode de réalisation, le circuit de contrôle comprend, pour chaque étage en partant de l'étage connecté à la borne positive de la batterie, un circuit d'équilibrage par rechargement relié aux bornes positive et négative de la batterie, à la deuxième borne d'accès à l'étage, ou, pour le premier étage, à la borne positive de la batterie, et à la première borne d'accès à l'étage suivant, ou, pour le dernier étage, à la borne négative de la batterie, ledit circuit d'équilibrage par rechargement étant adapté à prélever de l'énergie aux bornes de la batterie pour charger la cellule de l'étage dont la borne positive présente le potentiel le plus bas.
Selon un mode de réalisation, le circuit d'équilibrage par rechargement comprend : une inductance dont une première extrémité est reliée à la borne positive de la batterie par un premier interrupteur et dont une deuxième extrémité est reliée à la borne négative de la batterie par un deuxième interrupteur ; une première diode d'équilibrage connectée en direct entre la deuxième extrémité de l'inductance et la deuxième borne d'accès à l'étage, ou, pour le premier étage, à la borne positive de la batterie ; une deuxième diode d'équilibrage connectée en inverse entre la première extrémité de 1 ' inductance et la première borne d'accès à l'étage suivant, ou, pour le dernier étage, à la borne négative de la batterie ; et un condensateur reliant la deuxième borne d'accès à l'étage, ou, pour le premier étage, la borne positive de la batterie, à la première borne d'accès à l'étage suivant, ou, pour le dernier étage, à la borne négative de la batterie .
Selon un mode de réalisation, le nombre ε de cellules dans chaque branche de la batterie est supérieur ou égal à 5. Brève description des dessins
Ces caractéristiques et avantages, ainsi que d'autres, seront exposés en détail dans la description suivante de modes de réalisation particuliers faite à titre non limitatif en relation avec les figures jointes parmi lesquelles :
la figure 1, précédemment décrite, est un schéma électrique d'un exemple d'un assemblage comportant une batterie et un circuit de contrôle de la batterie ;
la figure 2, précédemment décrite, est un schéma électrique d'un autre exemple d'un assemblage comportant une batterie et un circuit de contrôle de la batterie ;
la figure 3 est un schéma électrique d'un exemple d'un mode de réalisation d'un assemblage comportant une batterie et un système de contrôle de la batterie ;
la figure 4 est un schéma électrique plus détaillé d'un exemple de réalisation de l'assemblage de la figure 3 ; et
la figure 5 est un schéma électrique plus détaillé d'une variante de réalisation de l'assemblage de la figure 3.
Description détaillée
De mêmes éléments ont été désignés par de mêmes références aux différentes figures. Sauf précision contraire, les expressions "approximativement", "sensiblement", et "de l'ordre de" signifient à 10 % près, de préférence à 5 % près. Dans la présente description, on utilise le terme "connecté" pour désigner une liaison électrique directe, sans composant électronique intermédiaire, par exemple au moyen d'une ou plusieurs pistes conductrices ou d'un élément de protection normalement conducteur de type fusible, et le terme "couplé" ou le terme "relié", pour désigner soit une liaison électrique directe (signifiant alors "connecté") soit une liaison via un ou plusieurs composants intermédiaires (résistance, diode, condensateur, etc.).
La figure 3 est un schéma électrique d'un exemple d'un mode de réalisation d'un assemblage comportant une batterie 30 et un système de contrôle de la batterie.
Dans l'exemple représenté, la batterie 30 comprend quatre branches Brl, Br2, Br3 et Br4 connectées en parallèle entre des bornes de fourniture de tension P et N, respectivement positive et négative, de la batterie. Chaque branche Brj , avec j entier allant de 1 à 4, comprend cinq cellules élémentaires de stockage d'énergie E^j, ^2,j' E3,j' E4,j et E5,j' connectées en série entre les bornes P et N. Plus particulièrement, dans chaque branche Brj , la cellule E]_^j a sa borne positive connectée à la borne P, la cellule E5^j a sa borne négative connectée à la borne N, et les cellules $rj, Ez^j, E3^j et F-2,j ont leurs bornes positives connectées respectivement aux bornes négatives des cellules
Figure imgf000012_0001
Ei,3 Ei,4 et Ei,5 de même rang i dans les différentes branches de la batterie 30 définissent un étage Eti de la batterie, avec i entier allant de 1 à 5. Les modes de réalisation décrits s'appliquent bien évidemment à des batteries comportant un nombre de branches différent de 4 et un nombre de cellules par branche (c'est-à-dire un nombre d'étages) différent de 5. Plus généralement, les modes de réalisation décrits s'appliquent quel que soit le nombre ε d'étages supérieur ou égal à 2 de la batterie, et quel que soit le nombre β de branches supérieur ou égal à 2 de la batterie, étant entendu que toutes les branches Brj comportent le même nombre ε de cellules E-j_^ connectées en série entre les bornes P et N de la batterie.
Selon un aspect des modes de réalisation décrits, les cellules E-j_^ d'un même étage Eti de la batterie ne sont pas directement connectées en parallèle les unes aux autres. Comme cela apparaît sur la figure 3, seules les bornes positives des cellules de l'étage Eti, respectivement les bornes négatives des cellules de l'étage Et5, sont directement connectées entre elles. Les bornes négatives des cellules de l'étage Etl, respectivement les bornes positives des cellules de l'étage Et5, ne sont pas connectées entre elles. De plus, dans chacun des étages Et2, Et3 et Et4, ni les bornes positives ni les bornes négatives des cellules de l'étage ne sont connectées entre elles.
Une telle configuration présente l'avantage de garantir un niveau de sécurité élevé sans qu'il ne soit nécessaire de prévoir des fusibles ou autres disjoncteurs au sein de la batterie. En effet, si une cellule en défaut E-j_^ de la batterie forme un court-circuit ou un chemin faiblement résistif, du fait de l'absence de connexion en parallèle des cellules de l'étage Eti, les cellules saines de l'étage Eti ne peuvent pas se décharger directement dans la cellules E-j^j.
En outre, par rapport à une configuration du type décrit en relation avec la figure 2, l'agencement de la figure 3 a pour avantage que la surtension vue par les cellules saines de la branche Brj comportant la cellule défectueuses E-j^j est limitée. En effet, dans la configuration de la figure 3, si une cellule ¾,j est en défaut de type court-circuit dans la branche Brj, l'association en série des cellules saines de la branche voit à ses bornes la tension de la batterie. La surtension vue par chaque cellule saine de la branche est alors environ égale à la tension d'une cellule divisée par le nombre total de cellules saines de la branche.
Dans la configuration de la figure 3, le nombre d'étages en série dans la batterie 30 peut être choisi en tenant compte de la surtension maximale que peut supporter une cellule sans dégradation, et du nombre de cellules en défaut de type court- circuit que l'on souhaite pouvoir tolérer dans une même branche de la batterie sans avoir à interrompre le fonctionnement de la batterie. A titre d'exemple illustratif, on considère des cellules ¾,j présentant une tension nominale de pleine charge de l'ordre de 3,6 V et aptes à supporter une tension maximale de 4,5 V sans dégradation, par exemple des cellules au lithium de type LiFeP04. Si on veut pouvoir tolérer la présence d'une cellule défectueuse dans une branche de la batterie sans interrompre le fonctionnement de la batterie, il convient que la tension nominale de pleine charge d'une cellule divisée par le nombre total de cellules d'une branche moins une n'excède pas la surtension maximale que peut supporter une cellule. Ainsi dans cet exemple, il faut que la relation 3, 6/ (ε-l) <=4, 5-3, 6 V soit respectée, ε désignant le nombre de cellules dans chaque branche de la batterie. Il faut donc que le nombre ε d'étages de la batterie soit supérieur ou égal à 5.
L'assemblage de la figure 3 comprend en outre un système de contrôle de la batterie. Le système de contrôle est par exemple adapté à mettre en oeuvre des opérations de contrôle lors des phase de recharge et/ou de décharge de la batterie, par exemple pour éviter que des cellules ne dépassent un niveau de charge et/ou un niveau de décharge critique au-delà duquel elles pourraient être endommagées . Le système de contrôle peut en outre être adapté à mettre en oeuvre des fonctions d'équilibrage, par exemple lors de phases de recharge et/ou de décharge des cellules.
Le système de contrôle comporte un circuit de contrôle 32 comportant des bornes Vp et connectées respectivement aux bornes positive P et négative N de la batterie. Le système de contrôle comprend en outre un réseau de diodes 34 reliant les cellules Ei,j de la batterie au circuit de contrôle 32.
Le réseau de diodes 34 comprend, pour chaque étage Eti de la batterie à l'exception de l'étage connecté à la borne positive de la batterie, c'est-à-dire pour chacun des étages Et2, Et3, Et4 et Et5 dans l'exemple représenté, quatre premières diodes Dli,l' Dli,2' Dli,3 et Dli,4 connectées en direct respectivement entre les bornes positives des quatre cellules Ej_ , 2' Ei,3 et Ej_ 4 de l'étage, et une même première borne d'accès à l'étage V"maxEti du circuit de contrôle 32. Le réseau de diodes 34 comprend en outre, pour chaque étage Eti de la batterie à l'exception de l'étage connecté à la borne positive de la batterie, c'est-à-dire pour chacun des étages Et2, Et3, Et4 et Et5 dans l'exemple représenté, quatre deuxième diodes D2j_ ]_ , D2j_ 2/ D2-j_^ 3 et D2j_ 4 connectées en inverse respectivement entre les bornes positives des quatre cellules Ej_ , 2' Ei,3 et Ei,4 ^e l'étage, et une même deuxième borne d'accès à l'étage m-j_ng-(- du circuit de contrôle 32. Par connexion en direct, on entend ici que chaque diode Dli, j a son anode connectée à la borne positive de la cellule Ej^j à laquelle elle est associée et sa cathode connectée à la borne VmaxE-|-i correspondante. Par connexion en inverse, on entend que chaque diode O2_fj a sa cathode connectée à la borne positive de la cellule Ei,j à laquelle elle est associée et son anode connectée à la borne m;]_ng-(- correspondante. Les diodes du réseau de diodes 34 sont par exemple des diodes Schottky ou des diodes à jonction PN.
Ainsi, pour chacun des étages Et2, Et3, Et4 et Et5, le circuit de contrôle 32 a accès, par l'intermédiaire de la borne VmaxEti associée à l'étage, au potentiel (référencé par rapport à la borne N de la batterie) de la borne positive de plus haut potentiel des cellules de l'étage. En outre, pour chacun des étages Et2, Et3, Et4 et Et5, le circuit de contrôle 32 a accès, par l'intermédiaire de la borne Vm-j_ngt associée à l'étage, au potentiel (référencé par rapport à la borne N de la batterie) de la borne positive de plus bas potentiel des cellules de l'étage.
Le circuit de contrôle 32 est par exemple configuré pour réaliser des opérations de suivi de l'état de charge des cellules pendant des phases de recharge et/ou de décharge de la batterie. A titre d'exemple, le circuit de contrôle 32 peut être configuré pour vérifier que toutes les cellules de la batterie restent dans une plage de tension autorisée allant d'une valeur de tension minimale Umj_nce]_]_, correspondant par exemple au niveau de décharge critique d'une cellule dans la technologie considérée, à une valeur de tension maximale Umaxce]_]_, correspondant par exemple au niveau de surcharge critique d'une cellule dans la technologie considérée .
Dans la suite, par souci de simplification, on désignera respectivement par VP, VminEt2, VmaxEt2, VminEt3, VmaxEt3, vminEt4' vmaxEt4' vminEt5 et vmaxEt5' le potentiel de la borne positive P de la batterie, et les potentiels des bornes positives de plus haut potentiel et de plus bas potentiel des étages Et2, Et3, Et4 et Et5, référencés par rapport à la borne négative N de la batterie, mesurés par le circuit de contrôle par l'intermédiaire de ses bornes VP, VminEt2, VmaxEt2, VminEt3, vmaxEt3' vminEt4' vmaxEt4' vminEt5 et vmaxEt5 · Dans la pratique, pour déterminer les potentiels VminEt2, VmaxEt2, VminEt3, VmaxEt3, vminEt4' vmaxEt4' vminEt5 et vmaxEt5' le circuit de contrôle 32 peut corriger les valeurs mesurées sur ses bornes Vmj_nE-|-2, vmaxEt2' vminEt3' vmaxEt3' vminEt4' vmaxEt4' vminEt5 et vmaxEt5 pour tenir compte de la chute de tension des diodes du réseau 34.
A titre d'exemple, le circuit de contrôle 32 est configuré pour, à partir des mesures de potentiel réalisées sur ses bornes Vp, VminEt2, VmaxEt2, VminEt3, VmaxEt3, VminEt4, vmaxEt4' vminEt5 et vmaxEt5' déterminer si le système de relations suivant est vérifié :
a) vminEt5 > umincell >'
b) vmaxEt5 < umaxcell >'
c) pour i allant de 2 à 4, Vm-j_nE-|--j_ - VmaxEti+1 > Umj_nce]_]_ ; d) pour i allant de 2 à 4, VmaxE-|--j_ - VminEti+1 < Umaxce]_]_ ; e) VP - VmaxEt2 > Umincell ; et
f) VP - VminEt2 < Umaxcell.
Si le système susmentionné est vérifié, on peut en déduire que toutes les cellules de la batterie sont dans leur plage de fonctionnement autorisée. Si le système n'est pas vérifié, il existe un risque qu'une ou plusieurs cellules soient en dehors de la plage de fonctionnement spécifiée. Le circuit 32 peut alors par exemple prendre des mesures de protection telles que 1 ' interruption du courant de charge ou de décharge de la batterie, ou l'émission d'une alerte.
Le circuit 32 peut en outre être configuré pour, à partir des mesures des mesures de potentiel réalisées sur les bornes Vp, vminEt2' vmaxEt2' vminEt3' vmaxEt3' vminEt4' vmaxEt4' vminEt5 et ¼naxEt5' déterminer si il existe un déséquilibre de niveau de charge entre les cellules d'un même étage, ou entre les différents étages. Le circuit 32 peut être configuré pour, lorsqu'un déséquilibre est détecté, mettre en oeuvre des opérations d'équilibrage par l'intermédiaire de ses bornes Vp, V^, Vmj_nE-|-2/ vmaxEt2' vminEt3' vmaxEt3' vminEt4' vmaxEt4' vminEt5 et vmaxEt5 et du réseau de diodes 34.
A titre d'exemple, le circuit 32 peut être configuré pour vérifier, pour chaque étage Eti, que la différence VmaxEtj_- vminEti n'excède pas un seuil de tolérance de déséquilibre prédéterminé, par exemple compris entre 1 et 100 mV. Le circuit 32 peut en outre être configuré pour, lorsque la différence vmaxEti_vminEti excède le seuil de tolérance de déséquilibre de l'étage, mettre en oeuvre des opérations d'équilibrage par 1 ' intermédiaire des bornes VmaxEt_ et Vmj_nE-|-1 · Les opérations d'équilibrage intra-étage peuvent par exemple être mises en oeuvre successivement, étage par étage, en commençant par l'étage connecté à la borne négative N de la batterie (l'étage Et5 dans cet exemple) et en terminant par l'étage connecté à la borne positive P de la batterie (l'étage Etl dans cet exemple).
Le circuit 32 peut en outre être configuré pour, une fois l'équilibrage intra-étage effectué, vérifier que tous les étages ont sensiblement la même tension, à un seuil de tolérance de déséquilibre près, par exemple compris entre 1 et 100 mV. Le circuit 32 peut en outre être configuré pour, lorsqu'un déséquilibre inter-étages est détecté, mettre en oeuvre des opérations d'équilibrage inter-étages par l'intermédiaire des bornes Vp, VN, VminEt2, VmaxEt2, VminEt3, VmaxEt3, VminEt4, vmaxEt4' vminEt5 et vmaxEt5-
La figure 4 est un schéma électrique plus détaillé d'un exemple de réalisation de l'assemblage de la figure 3. Plus particulièrement, la figure 4 détaille un exemple de réalisation du circuit de contrôle 32 de l'assemblage de la figure 3.
Dans l'exemple de la figure 4, le circuit 32 comprend un jeu de cinq résistances de polarisation Rpl, Rp2, Rp3, Rp4 et
Rp5. La résistance Rpl a une première extrémité connectée à la borne Vp et une deuxième extrémité connectée à la borne Vmj_nE-|-2 · La résistance Rp2 a une première extrémité connectée à la borne vmaxEt2 et une deuxième extrémité connectée à la borne m-j_nj-|-3.
La résistance Rp3 a une première extrémité connectée à la borne
¼naxEt3 e^ une deuxième extrémité connectée à la borne m-j_ng-|-4.
La résistance Rp4 a une première extrémité connectée à la borne
¼naxEt4 e^ une deuxième extrémité connectée à la borne m-j_ng-|-5.
La résistance Rp5 a une première extrémité connectée à la borne vmaxEt5 et une deuxième extrémité connectée à la borne V^. Les résistances Rpl, Rp2, Rp3, Rp4 et Rp5 permettent de polariser en direct l'ensemble des diodes du réseau de diodes 34. Ces résistances sont de préférence de forte valeur pour limiter les pertes par dissipation. A titre d'exemple, chacune des résistances
Rpl, Rp2, Rp3, Rp4 et Rp5 a une valeur comprise entre 500 kQ et
50 ΜΩ. Les résistances Rpl, Rp2, Rp3, Rp4 et Rp5 ont par exemple sensiblement toutes la même valeur.
A titre de variante, le jeu des résistances Rpl, Rp2,
Rp3, Rp4 et Rp5 peut être remplacé par tout autre élément de polarisation, par exemple de type source de courant, permettant de forcer la circulation d'un faible courant de polarisation en direct, par exemple un courant compris entre 0,1 et 10 μΑ, dans les diodes du réseau de diodes 34, de façon que les diodes du réseau 34 soient à l'état passant et transmettent ainsi (à la chute de tension près des diodes) les potentiels m-j_nj-|-2' vmaxEt2' vminEt3' vmaxEt3' vminEt4' vmaxEt4' vminEt5 et vmaxEt5 ^ 1 ' on cherche à mesurer.
Le circuit 32 comprend par exemple neuf capteurs de tension, non représentés, connectés respectivement entre les bornes Vp et V^, entre les bornes m-j_nj-|-2 et VN' entre les bornes
V"maxEt2 et V^, entre les bornes m-j_nj-|-3 et V^, entre les bornes
V"maxEt3 et V^, entre les bornes m-j_nj-|-4 et V^, entre les bornes
V"maxEt4 et V^, entre les bornes m-j_nj-|-5 et V^, et entre les bornes vmaxEt5 et νΝ·
Dans l'exemple de la figure 4, le circuit 32 comprend en outre, associé à chacun des étages Eti de la batterie, un circuit d'équilibrage dissipatif 41 comportant un interrupteur swi en série avec une résistance Reqi. Plus particulièrement, dans l'exemple représenté, l'association en série de l'interrupteur swl et de la résistance Reql est connectée entre les bornes Vp et V"minEt2' l'association en série de l'interrupteur sw2 et de la résistance Req2 est connectée entre les bornes maxE-|-2 et vminEt3' l'association en série de l'interrupteur sw3 et de la résistance Req3 est connectée entre les bornes vmaxEt3 et vminEt4' l'association en série de l'interrupteur sw4 et de la résistance Req4 est connectée entre les bornes maxEt4 et m-j_nj-|-5, et l'association en série de l'interrupteur sw5 et de la résistance Req5 est connectée entre les bornes maxE-|-5 et V^. Les résistances Reql, Req2, Req3, Req4 et Req5 sont des résistances de relativement faibles valeurs par rapport aux résistances Rpl, Rp2, Rp3, Rp4 et Rp5. A titre d'exemple, chacune des résistances Reql, Req2, Req3, Req4 et Req5 a une valeur comprise entre 50 et 500 Ω. Les résistances Reql, Req2, Req3, Req4 et Req5 ont par exemple sensiblement toutes la même valeur.
Le circuit 32 est par exemple configuré pour, lorsqu'il détecte un déséquilibre au sein de l'un des étages Et2, Et3, Et4 et Et5 de la batterie, fermer l'interrupteur swi du circuit d'équilibrage associé à l'étage. Ceci a pour effet de décharger dans la résistance Reqi la cellule de l'étage dont la borne positive présente le plus haut potentiel. L'interrupteur swi est par exemple maintenu fermé jusqu'à ce que l'étage soit équilibré, puis ré-ouvert.
Le circuit 32 peut en outre être configuré pour, lorsqu'il détecte un déséquilibre entre des étages distincts de la batterie, fermer l'interrupteur swi du circuit d'équilibrage associé à l'étage le plus chargé. Ceci a pour effet de décharger dans la résistance Reqi la cellule de l'étage le plus chargé dont la borne positive présente le plus haut potentiel. L'opération peut être répétée, par exemple selon un processus itératif, jusqu'à ce que tous les étages soient équilibrés.
A titre de variante, les circuits d'équilibrage dissipatifs formés par les interrupteurs swi et les résistances Reqi peuvent être remplacés par d'autres circuits de décharge dissipatifs commandables (transistors, sources de courant commandables, etc.) permettant de décharger la cellule la plus chargée de chaque étage .
A titre de variante, les éléments de décharge dissipatifs (les résistances Reqi dans l'exemple de la figure 4) peuvent être remplacés par des convertisseurs d'énergie, par exemple agencés pour, lors d'une phase de décharge d'un étage à des fins d'équilibrage, transmettre aux bornes de la batterie l'énergie prélevée dans l'étage. Ceci permet de réaliser des économies d'énergie puisque, au lieu d'être dissipée, l'énergie prélevée dans un étage lors de l'équilibrage est utilisée pour charger les autres accumulateurs.
La figure 5 est un schéma électrique d'une variante de réalisation de l'assemblage de la figure 3. Plus particulièrement, la figure 5 détaille une variante de réalisation du circuit de contrôle 32 de l'assemblage de la figure 3.
Le circuit 32 de la figure 5 diffère du circuit 32 de la figure 4 principalement par le fait que, dans le circuit 32 de la figure 5, les circuits d'équilibrage dissipatifs de la figure 4, configurés pour décharger les cellules les plus chargées, sont remplacés par des circuits d'équilibrage adaptés à charger les cellules les moins chargées en prélevant de l'énergie contenue dans les autres cellules de la batterie.
Dans l'exemple de la figure 5, le circuit 32 comprend, associé à chacun des étages Etl, Et2, Et3, Et4 et Et5 de la batterie, un circuit d'équilibrage 51 comportant un condensateur Ci, un inductance Li, deux diodes dlj_ et d2-j_, et deux interrupteurs slj_ et s2-j_ (i désignant l'indice de l'étage). L'inductance Li a une première extrémité connectée à la borne Vp par 1 ' intermédiaire de l'interrupteur slj_ et une deuxième extrémité connectée à la borne par l'intermédiaire de l'interrupteur s2-j_. La diode dlj_ est connectée en direct entre la deuxième extrémité de l'inductance Li et la borne Vmj_nEi-1 pour i allant de 2 à 5, et la diode dl]_ est connectée en direct entre la deuxième extrémité de l'inductance Ll et la borne Vp. La diode d2-j_ est connectée en inverse entre la première extrémité de 1 ' inductance Li et la borne vmaxEti+l Pour i allant de 1 à 4, et la diode d25 est connectée en inverse entre la première extrémité de l'inductance L5 et la borne V^. Le condensateur Cl a une première électrode connectée à la borne Vp et une deuxième électrode connectée à la borne VmaxEt2' le condensateur C5 a une première électrode connectée à la borne V"minEt5 et une deuxième électrode connectée à la borne V^, et, pour i allant de 2 à 4, le condensateur Ci a une première électrode connectée à la borne m-j_ng-(- et une deuxième électrode connectée à la borne maxEt . Les condensateurs Ci sont des condensateurs de découplage, par exemple de valeur comprise entre 10 nF et 10 yF. Les inductances Li ont par exemple une valeur comprise entre 1 μΗ et 100 μΗ.
Le fonctionnement d'un tel circuit d'équilibrage est le suivant. Lorsque les interrupteurs slj_ et s2-j_ sont fermés, un courant circule de la borne P vers la borne N de la batterie en passant par l'inductance Li. Lorsque les interrupteurs slj_ et s2-j_ sont ré-ouverts, le phénomène de maintien du courant dans la bobine Li entraine la circulation d'un courant allant de la borne vmaxEti+l vers la borne Vm-j_ngt , en passant par la diode d2j_, l'inductance Li et la diode dlj_. L'énergie électrique stockée dans l'inductance Li vient alors charger la cellule de l'étage Eti dont la borne positive présente le potentiel le moins élevé.
Le circuit 32 est par exemple configuré pour, lorsqu'il détecte un déséquilibre au sein de l'un des étages Etl, Et2, Et3, Et4 et Et5 de la batterie, utiliser le circuit d'équilibrage 51 associé à l'étage pour recharger la cellule de l'étage dont la borne positive présente le potentiel le plus bas, jusqu'à ce que l'étage soit équilibré.
Le circuit 32 peut en outre être configuré pour, lorsqu'il détecte un déséquilibre entre des étages distincts de la batterie, utiliser le circuit d'équilibrage 51 associé à l'étage le moins chargé pour recharger la cellule de l'étage dont la borne positive présente le potentiel le plus bas. L'opération peut être répétée, par exemple selon un processus itératif, jusqu'à ce que tous les étages aient sensiblement la même tension.
A titre de variante, les circuits d'équilibrage 51 de la figure 5 peuvent être remplacés par d'autres circuits d'équilibrage, par exemple de type inductif, permettant de recharger la cellule la moins chargée d'un étage Eti en lui injectant, via les bornes Vm-j_ng-|-_ et Vmaxj-|- un courant électrique prélevé dans les autres cellules de la batterie (via les bornes Vmaxg-(- i et Vmj_nEi-i ' +1 par exemple pour l'étage Eti') .
Des modes de réalisation particuliers ont été décrits. Diverses variantes et modifications apparaîtront à l'homme de l'art. En particulier, les modes de réalisation décrits ne se limitent pas aux valeurs numériques mentionnées à titre d'exemple dans la présente description.

Claims

REVENDICATIONS
1. Assemblage comportant une batterie (30) de cellules (E-j^j) de stockage d'énergie électrique et un système de contrôle, dans lequel :
la batterie (30) comporte un nombre entier β de branches (Brj ) comportant chacune un nombre entier ε de cellules (E-j^j) connectées en série entre une borne positive (P) et une borne négative (N) de la batterie, les cellules (E-j^j) de même rang (i) des différentes branches (Brj) définissant des étages (Eti) ; et le système de contrôle comporte un circuit de contrôle (32) connecté aux bornes positive (P) et négative (N) de la batterie, et un réseau de diodes (34) reliant les cellules (E-j^j) au circuit de contrôle (32) , ce réseau (34) comportant, pour chaque étage (Eti) de la batterie à l'exception de l'étage (Etl) connecté à la borne positive (P) de la batterie, β premières diodes (Dl-^j) connectées en direct respectivement entre les bornes positives des β cellules (E-j^-j) de l'étage (Eti) et une même première borne d'accès à l'étage ( maxEti) du circuit de contrôle (32), et β deuxième diodes (D2±, ) connectées en inverse respectivement entre les bornes positives des β cellules (E-j^j) de l'étage (Eti) et une même deuxième borne d'accès à l'étage (V"minEti) du circuit de contrôle (32) .
2. Assemblage selon la revendication 1, dans lequel le circuit de contrôle (32) comprend un circuit (Rpl, Rp2, Rp3, Rp4, Rps) de polarisation à l'état passant des diodes (Dl-^j, D2i, j ) du réseau (34) , connecté auxdites premières ( maxEti) et deuxièmes (V"minEti) bornes d'accès aux étages (Eti) de la batterie.
3. Assemblage selon la revendication 2, dans lequel ledit circuit de polarisation comprend, pour chaque étage (Eti) en partant de l'étage (Etl) connecté à la borne positive (P) de la batterie, une résistance de polarisation (Rpi) reliant la première borne d'accès ( maxEti) à l'étage, ou, pour le premier étage, la borne positive (P) de la batterie, à la deuxième borne d'accès ( mj_nEti+l) à l'étage suivant, ou, pour le dernier étage, à la borne négative (N) de la batterie.
4. Assemblage selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel le circuit de contrôle (32) est adapté à mesurer le potentiel Vp de la borne positive (P) de la batterie, et est en outre adapté, pour chaque étage (Eti) de la batterie à l'exception de l'étage (Etl) connecté à la borne positive (P) de la batterie, à mesurer, via sa première borne d'accès à l'étage (vmaxEti) ' Ie potentiel maxE-|--j_ de la borne positive de plus haut potentiel des cellules de l'étage, et, via sa deuxième borne d'accès à l'étage (vminEti) ' Ie potentiel Vm-j_nEt± la borne positive de plus bas potentiel des cellules de l'étage, i étant un entier allant de 2 à ε, et lesdits potentiels étant référencés par rapport à borne négative (N) de la batterie.
5. Assemblage selon la revendication 4, dans lequel le circuit de contrôle (32) est adapté à vérifier si le système de relations suivant est vérifié :
a) vminEts > umincell ;
k) vmaxEts < Umaxcen ;
c) pour i allant de 2 à ε-l, Vmj_nEi-i ~ VmaxEti+1 > Umj_nce]_]_ ; d) pour i allant de 2 à ε-l, maxE-|--j_ - VminEti+1 < Umaxce]_]_ ; e) VP - VmaxEt2 > Umincell ; et
f) VP - VminEt2 < Umaxcell'
Umincell e^ ¾axce]_]_ désignant respectivement une tension minimale et une tension maximale de fonctionnement autorisées pour une cellule (E-j^-j) de la batterie.
6. Assemblage selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel le circuit de contrôle (32) comprend des circuits (41 ; 51) d'équilibrage connectés auxdites bornes positive (P) et négative (N) de la batterie et auxdites premières (vmaxEti) et deuxièmes ( mj_nEti) bornes d'accès aux étages (Eti) de la batterie.
7. Assemblage selon la revendication 6, dans lequel le circuit de contrôle (32) comprend, pour chaque étage (Eti) en partant de l'étage (Etl) connecté à la borne positive (P) de la batterie, un circuit d'équilibrage dissipatif (41) reliant la première borne d'accès (V^Eti) a l'étage, ou, pour le premier étage, la borne positive (P) de la batterie, à la deuxième borne d'accès ( mj_nEti+l) à l'étage suivant, ou, pour le dernier étage, à la borne négative (N) de la batterie.
8. Assemblage selon la revendication 7, dans lequel ledit circuit d'équilibrage dissipatif (41) comprend une résistance (Reqi) en série avec un interrupteur (swi) .
9. Assemblage selon la revendication 6, dans lequel le circuit de contrôle (32) comprend, pour chaque étage (Eti) en partant de l'étage (Etl) connecté à la borne positive (P) de la batterie, un circuit d'équilibrage par rechargement (51) relié aux bornes positive (P) et négative (N) de la batterie, à la deuxième borne d'accès ( mj_nEti) à l'étage, ou, pour le premier étage, à la borne positive (P) de la batterie, et à la première borne d'accès (VmaxEti+l) à l'étage suivant, ou, pour le dernier étage, à la borne négative (N) de la batterie,
ledit circuit d'équilibrage par rechargement (51) étant adapté à prélever de l'énergie aux bornes de la batterie pour charger la cellule de l'étage (Eti) dont la borne positive présente le potentiel le plus bas.
10. Assemblage selon la revendication 9, dans lequel ledit circuit d'équilibrage par rechargement (51) comprend :
une inductance (Li) dont une première extrémité est reliée à la borne positive (P) de la batterie par un premier interrupteur (slj_) et dont une deuxième extrémité est reliée à la borne négative (N) de la batterie par un deuxième interrupteur (s2i) ;
une première diode d'équilibrage (dlj_) connectée en direct entre la deuxième extrémité de l'inductance (Li) et la deuxième borne d'accès ( mj_nEti) à l'étage, ou, pour le premier étage, à la borne positive (P) de la batterie ;
une deuxième diode d'équilibrage (d2-j_) connectée en inverse entre la première extrémité de l'inductance (Li) et la première borne d'accès (VmaxEti+l) à l'étage suivant, ou, pour le dernier étage, à la borne négative (N) de la batterie ; et un condensateur (Ci) reliant la deuxième borne d'accès (V"minEti) à l'étage, ou, pour le premier étage, la borne positive (P) de la batterie, à la première borne d'accès (¼naxEti+l) à l'étage suivant, ou, pour le dernier étage, à la borne négative (N) de la batterie.
11. Assemblage selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, dans lequel le nombre ε de cellules (E-j^j) dans chaque branche (Brj) de la batterie (30) est supérieur ou égal à 5.
PCT/FR2016/051343 2015-06-05 2016-06-03 Assemblage comportant une batterie électrique et un système de controle de la batterie WO2016193644A1 (fr)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1555161 2015-06-05
FR1555161A FR3037192B1 (fr) 2015-06-05 2015-06-05 Assemblage comportant une batterie electrique et un systeme de controle de la batterie

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2016193644A1 true WO2016193644A1 (fr) 2016-12-08

Family

ID=53674201

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/FR2016/051343 WO2016193644A1 (fr) 2015-06-05 2016-06-03 Assemblage comportant une batterie électrique et un système de controle de la batterie

Country Status (2)

Country Link
FR (1) FR3037192B1 (fr)
WO (1) WO2016193644A1 (fr)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SE2250263A1 (en) * 2022-02-25 2023-08-26 Sem Ab Fault tolerant battery module
SE2250264A1 (en) * 2022-02-25 2023-08-26 Sem Ab Battery module enabling cell voltage measurement

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1555161A (fr) 1967-02-24 1969-01-24
DE4429853C1 (de) * 1994-08-23 1996-01-11 Daimler Benz Ag Batterieladegerät für eine mehrzellige Batterie
US20110003182A1 (en) * 2009-07-06 2011-01-06 Amperex Technology Limited Connection scheme for multiple battery cells
WO2011003924A1 (fr) 2009-07-08 2011-01-13 Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives Batterie d'accumulateurs a pertes reduites
FR3005535A1 (fr) * 2013-05-09 2014-11-14 Commissariat Energie Atomique Systeme de securisation pour module de batterie d'accumulateurs et procede d'equilibrage d'un module de batterie correspondant
FR3013902A1 (fr) * 2013-11-28 2015-05-29 Commissariat Energie Atomique Detection de deconnexion d'une cellule dans une batterie electrique

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1555161A (fr) 1967-02-24 1969-01-24
DE4429853C1 (de) * 1994-08-23 1996-01-11 Daimler Benz Ag Batterieladegerät für eine mehrzellige Batterie
US20110003182A1 (en) * 2009-07-06 2011-01-06 Amperex Technology Limited Connection scheme for multiple battery cells
WO2011003924A1 (fr) 2009-07-08 2011-01-13 Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives Batterie d'accumulateurs a pertes reduites
FR3005535A1 (fr) * 2013-05-09 2014-11-14 Commissariat Energie Atomique Systeme de securisation pour module de batterie d'accumulateurs et procede d'equilibrage d'un module de batterie correspondant
FR3013902A1 (fr) * 2013-11-28 2015-05-29 Commissariat Energie Atomique Detection de deconnexion d'une cellule dans une batterie electrique

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SE2250263A1 (en) * 2022-02-25 2023-08-26 Sem Ab Fault tolerant battery module
SE2250264A1 (en) * 2022-02-25 2023-08-26 Sem Ab Battery module enabling cell voltage measurement
SE545703C2 (en) * 2022-02-25 2023-12-12 Sem Ab Battery module enabling cell voltage measurement
SE545697C2 (en) * 2022-02-25 2023-12-12 Sem Ab Fault tolerant battery module

Also Published As

Publication number Publication date
FR3037192B1 (fr) 2017-06-23
FR3037192A1 (fr) 2016-12-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2452384B1 (fr) Batterie d&#39;accumulateurs a pertes reduites
EP1854165A1 (fr) Procede de chargement equilibre d&#39;une batterie lithium-ion ou lithium polymere
FR2862813A1 (fr) Procede de chargement equilibre d&#39;une batterie lithium-ion ou lithium polymere
WO2014180935A1 (fr) Système de sécurisation pour module de batterie d&#39;accumulateurs et procédé d&#39;équilibrage d&#39;un module de batterie correspondant
FR2982998A1 (fr) Batterie d&#39;accumulateurs protegee contre les courts-circuits internes
EP3171482B1 (fr) Batterie électrique comportant un système électronique de gestion
EP1381131B1 (fr) Dispositif de protection perfectionné à circuits 1S pour un ensemble de batterie de générateurs électrochimiques
EP2859636B1 (fr) Batterie d&#39;accumulateurs protegee contre les courts-circuits externes
WO2016193644A1 (fr) Assemblage comportant une batterie électrique et un système de controle de la batterie
FR3010794A1 (fr) Dispositif de detection d&#39;un defaut d&#39;isolement destine a tester un defaut d&#39;isolement en conditions critiques
WO2018167306A1 (fr) Systeme d&#39;alimentation en energie electrique d&#39;un reseau de bord d&#39;un sous-marin
EP3075023B1 (fr) Detection de deconnexion d&#39;une cellule dans une batterie electrique
WO2022023204A1 (fr) Système de gestion de batteries
EP3883105A1 (fr) Dispositif de décharge d&#39;une capacité
FR2863786A1 (fr) Equilibrage des tensions de generateurs electrochimiques de batterie rechargeable, par circuit a dipole(s)
EP2491415A1 (fr) Dispositif de mesure de tension pour batterie et dispositif de contrôle associé
EP3156812A1 (fr) Système électronique de contrôle d&#39;une batterie électrique
WO2020002266A1 (fr) Système comprenant un dispositif de contrôle de flux de puissance utilisé pour contrôler la répartition des courants dans un réseau maillé et des moyens de protection dudit dispositif
WO2020002675A1 (fr) Dispositif de protection d&#39;un composant de puissance pour un pont de transistors
FR3083390A1 (fr) Procede de diagnostic d&#39;un pont de puissance connecte a une machine electrique tournante
WO2018229422A1 (fr) Système de stockage d&#39;énergie électrique pour aéronef

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 16735910

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 16735910

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1