WO2022136770A1 - Unité de stockage d'énergie comprenant un module de batterie et procédé de gestion d'une telle unité de stockage d'énergie - Google Patents

Unité de stockage d'énergie comprenant un module de batterie et procédé de gestion d'une telle unité de stockage d'énergie Download PDF

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Definitions

  • TITLE Energy storage unit comprising a battery module and method for managing such an energy storage unit
  • the present invention relates to a battery module comprising a module management system.
  • the invention also relates to an energy storage unit comprising at least one such battery module and a battery management system.
  • the invention also relates to a method for managing an energy storage unit.
  • the invention finds an application in the field of the storage of electrical energy and in particular in that of batteries. More and more systems or devices use batteries to store electrical energy with a view to using it to operate said device or system. In particular, vehicles such as automobiles, buses, or bicycles increasingly carry batteries in order to provide electric propulsion or to operate additional devices present on board the vehicle.
  • the batteries can also be used to power electrical networks, such as residential electrical networks or a “V2G” network (for “Vehicle-To-Grid” according to the English terminology used).
  • the cells of each type can for example be grouped together by modules or group of modules and be controlled by a dedicated management system (also known as the “BMS” for “Battery Management System” in English terminology).
  • a general management system also known as the “Master BMS” is also present to control the entire battery or batteries.
  • the total storage unit consists of one or more batteries, each of these batteries being dedicated specifically to the energy demand.
  • the management systems are then configured to request one or the other of the batteries.
  • the object of the present invention is to propose a solution which responds to all or part of the aforementioned problems.
  • This object can be achieved by providing a battery module comprising a module management system and at least one battery cell having a state of charge which is characterized at least by a cell voltage.
  • Said at least one battery cell comprises at least one electrode made of at least one active material, said at least one active material having a first voltage plateau characterized by a first voltage range in a characteristic curve of this active material connecting the electric voltage specific capacitance, and a second voltage plateau characterized by a second voltage range in said characteristic curve.
  • Said at least one battery cell is capable of occupying: a first mode of operation in which the battery cell undergoes a discharge, a second mode of operation in which the battery cell does not undergo a discharge.
  • the module management system is configured to decide to place the battery cell selectively in an operating mode selected from said first and second operating modes depending on the cell voltage of said at least one battery cell.
  • the module management system uses the cell voltage of said at least one battery cell to decide to place the battery cell in the first operating mode and/or to decide to place the battery cell in the second operating mode. It is therefore well understood that the cell voltage of the battery cell is used as a decision criterion by the module management system to selectively place the battery cell in one of said first and second modes of operation.
  • the module management system can decide to subject a discharge (according to the first mode of operation), or not to subject a discharge (according to the second mode of operation), to the at least one battery cell, depending on its state of charge, by determining its cell voltage.
  • the module management system can therefore choose to subject the at least one battery cell to a discharge as a function of the value of its cell voltage with respect to the first and second voltage ranges.
  • each battery cell can undergo a discharge according to its state of charge.
  • the presence of at least one active material having two distinct voltage plateaus makes it possible to stress the battery cell differently depending on the voltage plateau on which the active material is placed during the selection of the operating mode.
  • the battery module may further have one or more of the following characteristics, taken alone or in combination.
  • the cell voltage is the voltage measured at the terminals of the corresponding battery cell.
  • the active material constituting the electrode of the battery cell has an olivine type structure.
  • the structure of the olivine type corresponds to a formula LiFe z Yi- z PO4, where 0 ⁇ z ⁇ 1, and where Y is a chemical element chosen from the group comprising manganese, nickel and cobalt.
  • the value of z can be modified by modifying the molar fraction in iron atoms, or in atoms of the element Y. In this way, it is possible to modify the length of the first voltage plate and/or or the second tension plate.
  • the module management system is configured to decide to place the battery module in the first or the second mode of operation according to the number of electrons that can be released by the solicitation of the electrochemical sites corresponding to a species characteristic of one of the tension plateaus.
  • the active material when the structure of the active material is an olivine-type structure, the active material may have a first voltage plateau corresponding to the electrochemical potentials of the iron atoms, and a second voltage plateau corresponding to the electrochemical potentials of the Y atoms, as manganese.
  • the battery module when the cell voltage of the battery cell corresponds to a voltage within the first voltage range, the battery module may decide to place the battery cell in the first operating mode to meet a high demand. electrical power, which is particularly suitable for the structure comprising the iron atoms.
  • the battery module may decide to place the battery cell in the first mode of operation to meet a demand for electrical energy over time, which is particularly suited to the structure comprising manganese atoms.
  • the module management system is capable of selectively placing the battery cell in the first operating mode or the second operating mode depending on the type of energy demand (over time or over an interval of short time).
  • the first voltage range is between 3.2 V and 3.6 V with respect to the reference potential constituted by the electrochemical couple Li + /Li, and more particularly between 3.3 V and 3.5 V with respect to the potential of reference constituted by the electrochemical couple Li + /Li, while the second voltage range is between 3.7 V and 4.3 V with respect to the reference potential constituted by the electrochemical couple Li + /Li, and more particularly between 3.8 V and 4.1 V with respect to the reference potential constituted by the electrochemical couple Li + /Li.
  • the module management system is configured to measure the cell voltage of the battery cell.
  • the module management system is configured to measure a state of health level of the battery cell, the module management system being further configured to decide to place said battery cell selectively in a mode of operation selected from said first and second mode of operation as a function of said state of health level of the battery cell.
  • the state of health level is a decision criterion for placing the battery cell in one of said first and second operating modes.
  • the battery module comprises a plurality of battery cells, where each battery cell has an individual cell voltage distinct from the cell voltages of other battery cells, the module management system being configured to decide placing each battery cell of the plurality of battery cells selectively into an operating mode selected from said first and second operating modes depending on the individual cell voltage of that battery cell.
  • the module management system is configured to decide to place each battery cell selectively in an operating mode chosen from among the first and second operating modes according to a strategy algorithm stored in a memory of the module management system.
  • the object of the invention can also be achieved by providing an energy storage unit comprising at least two battery modules of the type of one of those described above, and a battery management system configured to drive each of the module management systems of said at least two battery modules, based on a power demand from an external system.
  • the object of the invention can be achieved thanks to the implementation of a method for managing an energy storage unit, comprising a plurality of battery modules whose number is greater than or equal to two, wherein each of the plurality of battery modules includes a battery management system module and at least one battery cell which has a state of charge characterized at least by a cell voltage.
  • said at least one battery cell comprises at least one electrode made of at least one active material, said at least one active material having a first voltage plateau characterized by a first voltage range in a characteristic curve of this active material linking the specific capacitance to the electrical voltage, and a second voltage plateau characterized by a second voltage range in said characteristic curve.
  • the management method includes: a step of receiving a power request from an external system; a step of determining, for at least one battery cell among said at least one battery cell, a cell voltage of this battery cell; a step of requesting this battery cell selectively in a first mode of operation in which the battery cell undergoes a discharge, or in a second mode of operation in which the battery cell does not undergo a discharge, according to the request power and cell voltage of this battery cell.
  • the arrangements previously described make it possible to propose a battery management method capable of placing a battery cell in a voltage situation as a function of its cell voltage and of the power demand of an external system.
  • a battery management method capable of placing a battery cell in a voltage situation as a function of its cell voltage and of the power demand of an external system.
  • the management method may also have one or more of the following characteristics, taken alone or in combination.
  • the external system from which the power request originates is an external motorization system.
  • the module management system is configured to measure a cell voltage of the battery cell, the step of determining the cell voltage comprising measuring the cell voltage of said battery cell.
  • the management method is implemented by the module management system.
  • the active material constituting the electrode of the battery cell has an olivine type structure.
  • the structure of the olivine type corresponds to a formula LiFe z Yi- z PO4, where 0 ⁇ z ⁇ 1, and where Y is a chemical element chosen from the group comprising manganese, nickel and cobalt.
  • the value of z can be modified by modifying the molar fraction in iron atoms, or in atoms of the element Y. In this way, it is possible to modify the length of the first voltage plate and/or or the second tension plate.
  • the active material when the structure of the active material is an olivine-type structure, the active material may have a first voltage plateau corresponding to the electrochemical potentials of the iron atoms, and a second voltage plateau corresponding to the electrochemical potentials of the Y atoms, as manganese.
  • the step of soliciting the battery cell can make it possible to place the battery cell in the first mode of operation for meet a demand for high electrical power, which is particularly suited to the structure comprising the iron atoms.
  • the step of soliciting the battery cell can make it possible to place the battery cell in the first mode of operation to respond to a demand for electrical energy over time, which is particularly suited to the structure comprising the manganese atoms.
  • the management method is capable of selectively placing the battery cell in the first mode of operation or in the second mode of operation according to the type of energy demand (over the duration or over the time interval short).
  • the first voltage range is between 3.2 V and 3.6 V with respect to the reference potential constituted by the electrochemical couple Li + /Li, and more particularly between 3.3 V and 3.5 V with respect to the potential of reference constituted by the electrochemical couple Li + /Li, and in which the second voltage range is between 3.7 V and 4.3 V with respect to the reference potential constituted by the electrochemical couple Li + /Li, and more particularly between 3.8 V and 4.1 V with respect to the reference potential constituted by the electrochemical couple Li + /Li.
  • the management method further comprises a step of comparing the power demand with respect to a predetermined high threshold power, and to a predetermined low threshold power, the solicitation step further comprising the following steps : placing the battery cell in the first mode of operation in the case where the cell voltage of the battery cell corresponds to a voltage which is included in the first voltage range, and where the power demand is greater than or equal at the high threshold power; placement of the battery cell in the first mode of operation in the case where the cell voltage of the battery cell corresponds to a voltage which is included in the second voltage range, and where the power demand is strictly between the high threshold power and low threshold power; placement of the battery cell in the second mode of operation otherwise.
  • the high threshold power corresponds to the power required to completely discharge all of the battery cells, in one hour, when said battery cells are fully charged.
  • the low threshold power is equal to 0W.
  • the management method is implemented for each battery cell among the at least one battery cell.
  • the management method can be implemented for each battery cell of said plurality of battery cells.
  • the requesting step can further comprise the following steps: placing the battery cell in the first mode of operation in the case where the cell voltage of the battery cell corresponds to a voltage which is included in the first voltage range, and where the power demand is strictly between the high threshold power and the power low threshold, and wherein no other battery cell of said battery module has a cell voltage which corresponds to a voltage which is within the second voltage range; placing the battery cell in the first mode of operation in the event that the cell voltage of the battery cell corresponds to a voltage which is within the second voltage range, and where the power demand is greater than or equal to the high threshold power, and where no other battery cell of said battery module has a cell voltage which corresponds to a voltage which is within the first voltage range.
  • the management method may include a step of transmitting discharge information.
  • said step of transmitting discharge information can be transmitted to a user interface when all the battery cells of a battery module of the plurality of battery modules have a lower cell voltage at minimum cell voltage.
  • Said minimum cell voltage may for example correspond to a state of charge, that is to say the quantity of energy remaining in the cell, which may be less than 10% or more particularly less than 5%.
  • the management method further comprises a step of measuring a level of state of health of the at least one battery cell, the solicitation step being implemented as a function of the level of battery cell health status.
  • the module management system is configured to measure said state-of-health level of the at least one battery cell during the step of measuring a state-of-health level
  • the battery module includes a plurality of battery cells, where each battery cell has an individual cell voltage distinct from the cell voltages of other battery cells, the step of biasing being implemented to all or part of the battery cells of said plurality of battery cells, depending on the power demand, and the individual cell voltage of each battery cell.
  • the battery modules of the plurality of battery modules are divided into a first group of battery modules and a second group of battery modules, each group of battery comprising at least one of the plurality of battery modules, the energy storage unit further comprising a battery management system configured to drive each module management system, the management method comprising a step of selecting a group of battery modules from among the first and second groups of battery modules, wherein only one of the first group of battery modules or the second group of battery modules implements the step of soliciting .
  • the management method is implemented by the battery management system.
  • the management method further comprises the following steps, implemented by the battery management system: a step of receiving a level of health status of the first group of battery modules; a step of receiving a health status level of the second group of battery modules; the step of selecting a group of modules then being implemented as a function of said states of health of the first and second groups of battery modules.
  • each module management system is configured to measure a state of health level of a battery module that comprises the energy storage unit, the management method comprising: a step of determining a health status level of at least one battery module of the first group of battery modules, implemented by each module management system of the first group of battery modules on each battery module of the first group battery modules; a step of determining a state of health level of at least one battery module of the second group of battery modules, implemented by each module management system of the second group of battery modules on each module of battery of the second group of battery modules; a step of transmitting said states of health determined by said module management systems to the battery management system.
  • the step of determining a state of health level of at least one battery module of the first group of battery modules and/or of the second group of battery modules comprises measuring the temperature of said at least one battery module of the first group of battery modules and/or of the second group of battery modules.
  • the steps for determining a state of health level of at least one battery module of the first group of battery modules and/or of the second group of battery modules comprises measuring a cell voltage of each battery cell included in said at least one module of the first group of battery modules and/or of the second group of battery modules.
  • the steps for determining a state of health level of at least one battery module of the first group of battery modules and/or of the second group of battery modules comprises measuring a or more parameters included in the group consisting of the temperature, the internal resistance of the cells, the voltage measured at the terminals of one or more of the battery modules, the number of charge/discharge cycles carried out by the constituent battery cells of said at least one battery module.
  • the steps for determining a state of health level of at least one battery module of the first group of battery modules and/or of the second group of battery modules is carried out by determining an average state-of-health level of each battery cell constituting a battery module.
  • Figure 1 is a schematic view of an energy storage unit according to a particular embodiment of the invention.
  • FIG. 2 is a characteristic curve relating the specific capacitance to the electric voltage of an active material constituting a battery cell electrode according to a particular embodiment of the invention.
  • Figure 3 is a schematic view showing cell voltages of battery cells according to a particular embodiment of the invention.
  • Figure 4 is a schematic view of a management method according to a particular embodiment of the invention.
  • FIG. 5 is a schematic view of certain steps of a management method according to another particular embodiment of the invention.
  • FIG. 6 is a schematic view of a strategy algorithm that can be used in a management method according to a particular embodiment of the invention.
  • the invention firstly relates to a battery module 10 comprising a module management system 11 and at least one battery cell 30.
  • the invention also relates to an energy storage unit 1 comprising at least two battery modules 10, and a battery management system 3 configured to control each of the module management systems 11 of said at least two battery modules 10, according to a power demand coming from an external system , for example a motorization system.
  • FIG. 1 notably illustrates a particular embodiment in which the energy storage unit 1 comprises a plurality of battery modules 10 whose number is greater than or equal to two, and for example equal to 5.
  • the battery modules 10 are divided into a first group of battery modules Gr1 and a second group of battery modules Gr2, each group of battery modules Gr1, Gr2 comprising at least one of the battery modules 10 of the plurality of battery modules 10.
  • the first group of battery modules Gr1 comprises one battery module 10
  • the second group of battery modules Gr2 comprises four battery modules 10. It goes without saying that the number of battery modules 10 per group of battery modules can be higher or lower than this example, and possibly be similar between the groups of battery modules Gr1, Gr2.
  • each battery module 10 comprises a module management system 11 and at least one battery cell 30.
  • Said module management system 11 can comprise a memory 12 in which a strategy algorithm can be stored.
  • the battery management system 3 can be configured to control one or more of the module management systems 11, in particular thanks to a strategy algorithm recorded in a memory 2 of the battery management system.
  • the at least one battery cell 30 has a state of charge which is characterized at least by a cell voltage.
  • Said at least one battery cell 30 also comprises at least one electrode made of at least one active material, said at least one active material having a first voltage plateau characterized by a first voltage range PII, and a second voltage plateau characterized by a second voltage range PI2.
  • FIG. 2 notably illustrates a characteristic curve of this active material linking the specific capacitance to the electrical voltage.
  • the active material constituting the electrode of the battery cell 30 may in particular have an olivine-type structure.
  • the structure of the olivine type can correspond to a formula LiFe z Yi- z PO4, where 0 ⁇ z ⁇ 1, and where Y is a chemical element chosen from the group comprising manganese, nickel and cobalt.
  • the value of z can be modified by modifying the molar fraction in iron atoms, or in atoms of the element Y. In this way, it is possible to modify the length of the first voltage plate and/or or the second tension plate.
  • the first voltage range PII is between 3.2 V and 3.6 V with respect to the reference potential constituted by the electrochemical couple Li + /Li, and more particularly between 3.3 V and 3.5 V with respect to at the reference potential constituted by the electrochemical couple Li + /Li.
  • the second voltage range PI2 is between 3.7 V and 4.3 V with respect to the reference potential constituted by the electrochemical couple Li + /Li, and more particularly between 3.8 V and 4.1 V by relative to the reference potential constituted by the electrochemical couple Li + /Li.
  • Said at least one battery cell 30 is further able to occupy a first operating mode Modi in which the battery cell 30 undergoes a discharge, or a second operating mode Mod2 in which the battery cell 30 does not undergo a discharge.
  • the module management system 11 is configured to decide to place the battery cell 30 selectively in an operating mode chosen from among said first and second operating modes Modi, Mod2 as a function of the cell voltage of said at least one battery cell. battery 30. In other words, the module management system 11 uses the cell voltage of said at least one battery cell 30 to decide to place the battery cell 30 in the first operating mode Modi and/or to decide to place the battery cell 30 in the second operating mode Mod2.
  • the cell voltage of the battery cell is used as a decision criterion by the module management system 11 to selectively place the battery cell 30 in one of said first and second operating modes Modi, Mod2.
  • the active material may have a first voltage plateau corresponding to the electrochemical potentials of the sites of the iron atoms, and a second voltage plateau corresponding to the electrochemical potentials of the iron atoms. sites of Y atoms, such as manganese.
  • the battery module 10 can decide to place the battery cell 30 in the first operating mode Modi to respond to a demand for high electrical power, which is particularly suited to the structure comprising the iron atoms.
  • the battery module 10 can decide to place the battery cell 30 in the first operating mode Modi to respond to a demand for electrical energy over time, which is particularly suited to the structure comprising the manganese atoms.
  • the module management system 11 is capable of selectively placing the battery cell 30 in the first operating mode Modi or the second operating mode Mod2 depending on the type of energy demand.
  • Figure 3 illustrates an embodiment in which a battery module 10 comprises a plurality of battery cells 30, where each battery cell 30 has an individual cell voltage distinct from the cell voltages of the other battery cells 30.
  • Figure 3 shows a battery module 10 comprising nine battery cells 30 having an individual cell voltage.
  • a first group of battery cells 30a notably has a cell voltage corresponding to a voltage strictly lower than the first voltage range PII.
  • a second group of battery cells 30b has a cell voltage corresponding to a voltage between the first voltage range PII and the second voltage range PI2.
  • a third group of battery cells 30c has a cell voltage corresponding to a voltage strictly higher than the second voltage range PI2.
  • the module management system 11 can decide to place the second group of battery cells 30b in the first operating mode Modi, so as to release more electrons in a specific time.
  • the module management system 11 can decide to place the third group of battery cells 30c in the first mode of operation Modi to extend the release of electrons in time .
  • the electrochemical sites of the active material of the electrode of the battery cell 30 are therefore selectively solicited to meet a precise demand for electrical energy.
  • the solicitation of the battery cells 30 is therefore adapted to their operation, which helps improve battery efficiency, while improving the life of 30 battery cells.
  • the module management system 11 is configured to decide to place each battery cell 30 of the plurality of battery cells 30 selectively in an operating mode chosen from among said first and second operating modes Modi, Mod2 depending on the individual cell voltage of this battery cell 30.
  • the module management system 11 can also be configured to measure said cell voltage of the battery cell 30.
  • the management system module 11 is configured to measure a state of health level SoH of the battery cell 30.
  • the module management system 11 can be configured to decide to place said battery cell 30 selectively in an operating mode selected from said first and second operating modes Modi, Mod2 as a function of said state of health level SoH of the battery cell 30.
  • the state of health level SoH is a decision criterion for placing the battery cell 30 in one of said first and second operating modes Modi, Mod2.
  • Said level of state of health of the battery cell 30 can in particular be determined by measuring one or more parameters included in the group consisting of the temperature of the battery cell 30, the electrical voltage measured at the terminals of the cell battery cell 30, the number of charge/discharge cycles performed by the battery cell 30, the internal resistance of the battery cell 30.
  • the module management system 11 can be configured to decide to place each battery cell 30 selectively in an operating mode chosen from among the first and second operating modes Modi, Mod2 according to a strategy algorithm stored in the memory 12 of the module management system 11. An example of a strategy algorithm is described below. -after with reference to Figure 6.
  • the battery management system 3 can be configured to control each module management system 11. It is therefore clearly understood that the battery management system 3 can be configured to transmit instructions intended for the module management systems 11 so as to place the battery cells 30 selectively in at least one of said first and second operating modes Modi, Mod2.
  • each battery cell 30 can undergo a discharge according to its state of charge.
  • the presence of the active material having two distinct voltage plateaus makes it possible to stress the battery cell 30 differently depending on the voltage plateau on which the active material is placed during the selection of the operating mode.
  • the invention also relates to a method for managing an energy storage unit 1, comprising a plurality of battery modules 10, the number of which is greater than or equal to two.
  • Each battery module 10 of the plurality of battery modules 10 comprises a module management system 11 and at least one battery cell 30.
  • the management method can be implemented by the module management system 11, and comprises first of all a step El of receiving a power request from an external system.
  • the external system can be an external motorization system such as the motor of an electric vehicle.
  • the battery modules 10 of the plurality of battery modules 10 are divided into a first group of battery modules Gr1 and a second group of battery modules Gr2 , each group of battery modules Gr1, Gr2 comprising at least one of the battery modules 10 of the plurality.
  • the energy storage unit 1 can also comprise a battery management system 3 configured to drive each module management system 11.
  • the management method can comprise a step E2 of selecting a group of battery modules Grl, Gr2 among the first and the second groups of battery modules Grl, Gr2, in which only one of the first group of battery modules Grl or the second group of battery modules Gr2 implements the solicitation step E6 described below.
  • the management method can therefore be implemented by the battery management system 3.
  • each module management system 11 can be configured to measure a state of health level SoH d a battery module 10 that comprises the energy storage unit 1.
  • the management method can comprise: a step Eli of determining a state of health level SoH of at least one battery module battery 10 of the first group of battery modules Grl, implemented by each module management system 11 of the first group of battery modules Grl on each battery module 10 of the first group of battery modules Grl; a step E12 of determining a state of health level SoH of at least one battery module 10 of the second group of battery modules Gr2, implemented by each module management system 11 of the second group of Gr2 battery modules on each battery module 10 of the second group of Gr2 battery modules; a step E13 of transmitting said states of health determined by said module management systems 11 to the battery management system 3.
  • the steps E11 and E12 of determining a state of health level SoH of at least one battery module 10 of the first group of battery modules Gr1 and/or of the second group of battery modules Gr2 comprises measuring the temperature of said at least one battery module 10 of the first group of battery modules Gr1 and/or of the second group of battery modules Gr2.
  • the steps E11 and E12 for determining a state of health level SoH of at least one battery module 10 of the first group of battery modules Gr1 and/or of the second group of battery modules Gr2 comprises measuring a cell voltage of each battery cell 30 included in said at least one battery module 10 of the first group of battery modules Gr1 and/or of the second group of battery modules Gr2.
  • the steps E11 and E12 for determining a state of health level SoH of at least one battery module 10 of the first group of battery modules Gr1 and/or of the second group of battery modules Gr2 comprises the determination of an average state-of-health level SoH of each battery cell 30 constituting a battery module 10.
  • the management method can then comprise the following steps, implemented by the battery management system 3: a step E14 of receiving a state of health level from the first group of Grl battery modules; a step E15 of receiving a state of health level of the second group of battery modules Gr2.
  • step E2 of selecting a group of modules can be implemented as a function of said states of health of the first and second groups of battery modules Gr1, Gr2.
  • each battery module 10 comprises at least one battery cell 30.
  • Said at least one battery cell 30 has a state of charge characterized at least by a cell voltage.
  • Said at least one battery cell 30 also comprises at least one electrode made of at least one active material, said at least one active material having a first plate voltage characterized by a first voltage range PII in a characteristic curve of this active material linking the specific capacitance to the electrical voltage, and a second voltage plateau characterized by a second voltage range PI2 in said characteristic curve.
  • the active material constituting the electrode of the battery cell 30 has an olivine type structure.
  • the structure of the olivine type can in particular correspond to a formula LiFe z Yi- z PO4, where 0 ⁇ z ⁇ 1, and where Y is a chemical element chosen from the group comprising manganese, nickel and cobalt.
  • the first voltage range PII can be between 3.2 V and 3.6 V with respect to the reference potential constituted by the electrochemical couple Li + /Li, and more particularly between 3.3 V and 3.5 V with respect to the potential of reference constituted by the electrochemical couple Li + /Li.
  • the second voltage range PI2 can be between 3.7 V and 4.3 V with respect to the reference potential formed by the electrochemical couple Li + /Li, and more particularly between 3.8 V and 4.1 V with respect to the reference potential constituted by the electrochemical couple Li + /Li.
  • the management method can be implemented for each battery cell 30 among the at least one battery cell 30.
  • a battery module 10 of the plurality of battery modules 10 comprises a plurality of battery cells 30, the management method can be implemented for each battery cell 30 of said plurality of battery cells 30.
  • the management method further comprises a step E3 of determining, for at least one battery cell 30 among said at least one battery cell 30, a cell voltage of this battery cell 30.
  • the module management system 11 can for example be configured to measure a cell voltage of the battery cell 30.
  • the step E3 of determining the cell voltage can comprise measuring the cell voltage of said battery cell 30.
  • the measurement of the cell voltage of a battery cell 30 can be carried out by measuring the voltage across the terminals of the battery cell 30.
  • the management method may then comprise a step E4 of measuring a state of health level SoH of the at least one battery cell 30.
  • the module management system 11 may in particular be configured to measure said state of health level SoH health of the at least one battery cell 30 during step E4 of measuring a SoH state of health level.
  • the management method can also comprise a step E5 of comparing the power demand with a predetermined high threshold power, and with a predetermined low threshold power.
  • the high threshold power can correspond to the power required to completely discharge all of the battery cells 30, in one hour, when said battery cells 30 are fully charged.
  • the low threshold power can be equal to 0W.
  • a step E6 of stressing said at least one battery cell 30 is then implemented.
  • the at least one battery cell 30 is placed selectively in a first operating mode Modi in which the battery cell 30 undergoes a discharge, or in a second operating mode Mod2 in which the cell battery cell 30 does not undergo discharge, depending on the power demand and the cell voltage of this battery cell 30.
  • the solicitation step E6 can also be implemented depending on the state of health level SoH of the battery cell 30. It is therefore well understood that the state-of-health level SoH, and the cell voltage, are decision criteria for placing the battery cell 30 in one of said first and second operating modes Modi, Mod2.
  • the step E6 of solicitation can also comprise the following steps: placement of the battery cell 30 in the first operating mode Modi in the case wherein the cell voltage of the battery cell 30 corresponds to a voltage which is within the first voltage range PII, and where the power demand is greater than or equal to the high threshold power; placement of the battery cell 30 in the first mode of operation Modi in the case where the cell voltage of the battery cell 30 corresponds to a voltage which is included in the second voltage range PI2, and where the power demand is strictly between the high threshold power and the low threshold power; placement of the battery cell 30 in the second operating mode Mod2 otherwise.
  • the solicitation step E6 may further comprise a step of placing the battery cell 30 in the first operating mode Modi in the case where the cell voltage of said battery cell 30 corresponds to a voltage which is neither in the second voltage range PI2 nor in the first voltage range PII, and where the power demand is strictly greater than the low threshold power.
  • the battery module 10 comprises a plurality of battery cells 30, where each battery cell 30 has an individual cell voltage distinct from the cell voltages of the other battery cells 30, step E6 of Bidding may be implemented for some or all of the battery cells 30 of said plurality of battery cells 30, depending on the power demand, and the individual cell voltage of each battery cell 30.
  • the solicitation step E6 may further comprise the following steps: placement of the battery cell 30 in the first operating mode Modi in the case where the cell voltage of the battery cell 30 corresponds to a voltage which is included in the first voltage range PII, and where the power demand is strictly between the high threshold power and the low threshold power, and where no other battery cell 30 of said battery module 10 has a cell voltage which corresponds to a voltage which is included in the second voltage range PI2; placement of the battery cell 30 in the first mode of operation Modi in the case where the cell voltage of the battery cell 30 corresponds to a voltage which is included in the second voltage range PI2, and where the power demand is greater than or equal to the high threshold power, and where no other battery cell 30 of said battery module 10 has a cell voltage which corresponds to a voltage which is included in the first voltage range PII.
  • the solicitation step E6 may further comprise a step of placing all of the battery cells 30 of said given battery module 10 in the first operating mode Modi in the event that the cell voltage of at least one battery cell 30 among the battery cells 30 of said battery module 10 given is within the second voltage range PI2, and where the power demand is strictly greater than the low threshold power.
  • the management method can comprise a step E7 of transmitting discharge information.
  • said step E7 of transmitting discharge information can be transmitted to a user interface when all of the battery cells 30 of a battery module 10 of the plurality of battery modules 10 have a cell voltage below a minimum cell voltage.
  • Said minimum cell voltage may for example correspond to a state of charge, that is to say the quantity of energy remaining in the cell, which may be less than 10% or more particularly less than 5%.
  • the management method can be implemented by a strategy algorithm recorded in a memory 2 of the battery management system 3, or in a memory 12 of the module management system 11
  • the algorithm can in particular be implemented iteratively over a total number “n” of battery cells 30.
  • steps E3, E4, E5, and E6 can be implemented iteratively for each battery cell 30 denoted “i”, so as to supply electrical energy to the external system according to the power request received during step E1.

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Abstract

L'invention concerne un module de batterie (10) comprenant un système de gestion de module (11) et au moins une cellule de batterie (30) présentant une tension de cellule. Ladite au moins une cellule de batterie (30) étant apte à occuper : - un premier mode de fonctionnement (Modl) dans lequel la cellule de batterie (30) subit une décharge, - un deuxième mode de fonctionnement (Mod2) dans lequel la cellule de batterie (30) ne subit pas de décharge. Le système de gestion de module (11) est configuré pour décider de placer la cellule de batterie (30) sélectivement dans un desdits modes de fonctionnement (Modl, Mod2) en fonction de la tension de cellule. L'invention concerne également une unité de stockage d'énergie (1) comprenant au moins deux dudit module de batterie (10). Enfin l'invention concerne un procédé de gestion d'une telle unité de stockage d'énergie (1).

Description

DESCRIPTION
TITRE : Unité de stockage d'énergie comprenant un module de batterie et procédé de gestion d'une telle unité de stockage d'énergie
Domaine technique de l'invention
La présente invention concerne un module de batterie comprenant un système de gestion de module.
L'invention porte aussi sur une unité de stockage d'énergie comprenant au moins un tel module de batterie et un système de gestion de batterie.
L'invention concerne aussi un procédé de gestion d'une unité de stockage d'énergie.
Etat de la technique
L'invention trouve une application dans le domaine du stockage de l'énergie électrique et en particulier dans celui des batteries. De plus en plus de systèmes ou dispositifs utilisent des batteries pour stocker de l'énergie électrique en vue de l'utiliser pour faire fonctionner ledit dispositif ou système. En particulier, les véhicules comme les automobiles, les bus, ou les vélos embarquent de plus en plus de batteries afin de proposer une propulsion électrique ou pour faire fonctionner des dispositifs annexes présents à bord du véhicule. Les batteries peuvent par ailleurs être utilisée pour alimenter des réseaux électriques, comme des réseau électrique d'habitation ou un réseau « V2G » » (pour « Vehicle-To-Grid » selon la terminologie anglo-saxonne consacrée).
Il résulte de ces différents besoins en énergie électrique, une demande en puissance électrique très variable. Pour répondre à cette demande, différents dimensionnements et différents matériaux actifs sont utilisés au niveau de la batterie. Il est possible par exemple d'utiliser un premier matériau actif pour répondre à une sollicitation en puissance, par exemple au démarrage ou pour un dépassement du véhicule embarquant la batterie, ou pour un service au réseau « V2G . Alternativement, il est possible d'utiliser un deuxième matériau actif, destiné à être exploité lors d'une sollicitation en énergie, c'est-à-dire une sollicitation destinée à être présente sur une durée plus importante que pour la sollicitation en puissance susmentionnée, et par exemple en vue d'assurer la fonction d'autonomie du véhicule, ou pour un service au réseau V2G de type effacement. Il est connu de l'état de la technique d'utiliser deux types de matériaux actifs différents, c'est-à-dire deux types de chimie constitutive des cellules de la batterie. Les cellules de chaque type peuvent par exemple être regroupées par modules ou groupe de modules et être pilotées par un système de gestion (aussi connu sous le nom de « BMS » pour « Battery Management System » selon la terminologie anglo- saxonne consacrée) dédié. Un système de gestion général, aussi connu sous le nom de « Master BMS », est également présent pour piloter l'ensemble de la ou les batteries. Ainsi, l'unité de stockage totale est constituée d'une ou plusieurs batteries, chacune de ces batteries étant dédiée spécifiquement à la demande en énergie. Les systèmes de gestion sont alors configurés pour solliciter l'une ou l'autre des batteries.
Ces solutions donnent satisfaction en ce qu'elles permettent de répondre spécifiquement à la demande en énergie électrique du moteur ou des dispositifs annexes éventuellement embarqués sur le véhicule. Toutefois ces solutions nécessitent d'embarquer plusieurs modules de batteries ainsi que plusieurs BMS au sein du véhicule, ce qui contribue à augmenter la masse, et donc la consommation énergétique totale du véhicule. Par ailleurs, l'ensemble des éléments nécessaires à la réalisation de la batterie augmente la complexité du système, et augmente de cette manière le coût total du véhicule. Enfin, suivant l'utilisation du système de stockage par l'utilisateur, certaines cellules peuvent être sollicitées plus souvent et plus intensément que d'autres, le vieillissement de chaque cellule étant donc inégal et susceptible de conduire à une obsolescence plus rapide du système de stockage.
Objet de l'invention
La présente invention a pour but de proposer une solution qui réponde à tout ou partie des problèmes précités.
Ce but peut être atteint grâce à la fourniture d'un module de batterie comprenant un système de gestion de module et au moins une cellule de batterie présentant un état de charge qui est caractérisé au moins par une tension de cellule.
Ladite au moins une cellule de batterie comprend au moins une électrode constituée d'au moins un matériau actif, ledit au moins un matériau actif présentant un premier plateau de tension caractérisé par une première plage de tension dans une courbe caractéristique de ce matériau actif reliant la capacité spécifique à la tension électrique, et un deuxième plateau de tension caractérisé par une deuxième plage de tension dans ladite courbe caractéristique.
Ladite au moins une cellule de batterie est apte à occuper : un premier mode de fonctionnement dans lequel la cellule de batterie subit une décharge, un deuxième mode de fonctionnement dans lequel la cellule de batterie ne subit pas de décharge.
Le système de gestion de module est configuré pour décider de placer la cellule de batterie sélectivement dans un mode de fonctionnement choisi parmi lesdits premier et deuxième modes de fonctionnement en fonction de la tension de cellule de ladite au moins une cellule de batterie.
Autrement dit, le système de gestion de module utilise la tension de cellule de ladite au moins une cellule de batterie pour décider de placer la cellule de batterie dans le premier mode de fonctionnement et/ou pour décider de placer la cellule de batterie dans le deuxième mode de fonctionnement. Il est donc bien compris que la tension de cellule de la cellule de batterie est utilisée comme critère de décision par le système de gestion de module pour placer sélectivement la cellule de batterie dans l'un desdits premier et deuxième modes de fonctionnement.
En d'autres termes, le système de gestion de module peut décider faire subir une décharge (selon le premier mode de fonctionnement), ou de ne pas faire subir de décharge (selon le deuxième mode de fonctionnement), à l'au moins une cellule de batterie, en fonction de son état de charge, par la détermination de sa tension de cellule. De manière avantageuse, le système de gestion de module peut donc choisir de faire subir une décharge à l'au moins une cellule de batterie en fonction de la valeur de sa tension de cellule par rapport aux première et deuxième plages de tension.
Les dispositions précédemment décrites permettent de proposer un module de batterie dans lequel chaque cellule de batterie peut subir une décharge en fonction de son état de charge. De manière avantageuse, la présence d'au moins un matériau actif présentant deux plateaux de tension distincts permet de solliciter différemment la cellule de batterie en fonction du plateau de tension sur lequel le matériau actif est placé lors de la sélection du mode de fonctionnement.
Le module de batterie peut en outre présenter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises seules ou en combinaison.
Selon un mode de réalisation, la tension de cellule est la tension mesurée aux bornes de la cellule de batterie correspondante.
Selon un mode de réalisation, le matériau actif constitutif de l'électrode de la cellule de batterie a une structure de type olivine. Selon un mode de réalisation, la structure de type olivine correspond à une formule LiFezYi-zPO4, où 0 < z < 1, et où Y est un élément chimique choisis dans le groupe comprenant le manganèse, le nickel et le cobalt.
De manière avantageuse, la valeur de z peut être modifiée par la modification de la fraction molaire en atomes de fer, ou en atomes de l'élément Y. De cette manière, il est possible de modifier la longueur du premier plateau de tension et/ou du deuxième plateau de tension.
Selon un mode de réalisation, le système de gestion de module est configuré pour décider de placer le module de batterie dans le premier ou le deuxième mode de fonctionnement en fonction du nombre d'électrons pouvant être libérés par la sollicitation des sites électrochimiques correspondant à une espèce caractéristique d'un des plateaux de tension.
En particulier, lorsque la structure du matériau actif est une structure de type olivine, le matériau actif peut présenter un premier plateau de tension correspondant aux potentiels électrochimiques des atomes de fer, et un deuxième plateau de tension correspondant aux potentiels électrochimiques des atomes Y, comme le manganèse. Dans ce cas, lorsque la tension de cellule de la cellule de batterie correspond à une tension comprise dans la première plage tension, le module de batterie peut décider de placer la cellule de batterie dans le premier mode de fonctionnement pour répondre à une demande de forte puissance électrique, ce qui est particulièrement adapté à la structure comprenant les atomes de fer. Alternativement, lorsque la tension de cellule de la cellule de batterie correspond à une tension comprise dans la deuxième plage de tension, le module de batterie peut décider de placer la cellule de batterie dans le premier mode de fonctionnement pour répondre à une demande en énergie électrique sur la durée, ce qui est particulièrement adapté à la structure comprenant les atomes de manganèse. Ainsi, et de manière avantageuse, le système de gestion de module est apte à placersélectivement la cellule de batterie dans le premier mode de fonctionnement ou le deuxième mode de fonctionnement en fonction du type de demande en énergie (sur la durée ou sur un intervalle de temps court).
Selon un mode de réalisation, la première plage de tension est comprise entre 3.2 V et 3.6 V par rapport au potentiel de référence constitué par le couple électrochimique Li+/Li, et plus particulièrement comprise entre 3.3 V et 3.5 V par rapport au potentiel de référence constitué par le couple électrochimique Li+/Li, tandis que la deuxième plage de tension est comprise entre 3.7 V et 4.3 V par rapport au potentiel de référence constitué par le couple électrochimique Li+/Li, et plus particulièrement comprise entre 3.8 V et 4.1 V par rapport au potentiel de référence constitué par le couple électrochimique Li+/Li.
Selon un mode de réalisation, le système de gestion de module est configuré pour mesurer la tension de cellule de la cellule de batterie.
Selon un mode de réalisation, le système de gestion de module est configuré pour mesurer un niveau d'état de santé de la cellule de batterie, le système de gestion de module étant en outre configuré pour décider de placer ladite cellule de batterie sélectivement dans un mode de fonctionnement choisi parmi lesdits premier et deuxième modes de fonctionnement en fonction dudit niveau d'état de santé de la cellule de batterie.
Il est donc bien compris que le niveau d'état de santé est un critère de décision pour placer la cellule de batterie dans l'un desdits premier et deuxième modes de fonctionnement.
Selon un mode de réalisation, le module de batterie comprend une pluralité de cellules de batterie, où chaque cellule de batterie présente une tension de cellule individuelle distincte des tensions de cellule des autres cellules de batterie, le système de gestion de module étant configuré pour décider de placer chaque cellule de batterie de la pluralité de cellules de batterie sélectivement dans un mode de fonctionnement choisi parmi lesdits premier et deuxième modes de fonctionnement en fonction de la tension de cellule individuelle de cette cellule de batterie.
Selon un mode de réalisation, le système de gestion de module est configuré pour décider de placer chaque cellule de batterie sélectivement dans un mode de fonctionnement choisi parmi les premier et deuxième modes de fonctionnement en fonction d'un algorithme de stratégie enregistré dans une mémoire du système de gestion de module.
Le but de l'invention peut également être atteint grâce à la fourniture d'une unité de stockage d'énergie comprenant au moins deux modules de batterie du type d'un de ceux décrits précédemment, et un système de gestion de batterie configuré pour piloter chacun des systèmes de gestion de module desdits au moins deux modules de batterie, en fonction d'une demande de puissance provenant d'un système externe.
Enfin, le but de l'invention peut être atteint grâce à la mise en œuvre d'un procédé de gestion d'une unité de stockage d'énergie, comprenant une pluralité de modules de batterie dont le nombre est supérieur ou égal à deux, où chaque module de batterie de la pluralité de modules de batterie comprend un système de gestion de module et au moins une cellule de batterie qui présente un état de charge caractérisé au moins par une tension de cellule.
Dans ce procédé de gestion, ladite au moins une cellule de batterie comprend au moins une électrode constituée d'au moins un matériau actif, ledit au moins un matériau actif présentant un premier plateau de tension caractérisé par une première plage de tension dans une courbe caractéristique de ce matériau actif reliant la capacité spécifique à la tension électrique, et un deuxième plateau de tension caractérisé par une deuxième plage de tension dans ladite courbe caractéristique.
Le procédé de gestion comprend : une étape de réception d'une demande de puissance en provenance d'un système externe ; une étape de détermination, pour au moins une cellule de batterie parmi ladite au moins une cellule de batterie, d'une tension de cellule de cette cellule de batterie ; une étape de sollicitation de cette cellule de batterie sélectivement dans un premier mode de fonctionnement dans lequel la cellule de batterie subit une décharge, ou dans un deuxième mode de fonctionnement dans lequel la cellule de batterie ne subit pas de décharge, en fonction de la demande de puissance et de la tension de cellule de cette cellule de batterie.
Les dispositions précédemment décrites permettent de proposer un procédé de gestion de batterie apte à placer une cellule de batterie dans une situation de tension en fonction de sa tension de cellule et de la demande en puissance d'un système externe. Ainsi, et de manière avantageuse, étant donné la présence de deux plateaux de tension pour le matériau actif constituant l'électrode de la cellule de batterie, il est possible de solliciter la cellule de batterie sélectivement en fonction du plateau de tension sur lequel ladite cellule de batterie est placée à un instant donné.
Le procédé de gestion peut en outre présenter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises seules ou en combinaison.
Selon un mode de réalisation, le système externe duquel provient la demande de puissance est un système de motorisation externe.
Selon un mode de réalisation, le système de gestion de module est configuré pour mesurer une tension de cellule de la cellule de batterie, l'étape de détermination de la tension de cellule comprenant la mesure de la tension de cellule de ladite cellule de batterie.
Selon un mode de réalisation, le procédé de gestion est mis en œuvre par le système de gestion de module. Selon un mode de réalisation, le matériau actif constitutif de l'électrode de la cellule de batterie a une structure de type olivine.
Selon un mode de réalisation, la structure de type olivine correspond à une formule LiFezYi-zPO4, où 0 < z < 1, et où Y est un élément chimique choisis dans le groupe comprenant le manganèse, le nickel et le cobalt.
De manière avantageuse, la valeur de z peut être modifiée par la modification de la fraction molaire en atomes de fer, ou en atomes de l'élément Y. De cette manière, il est possible de modifier la longueur du premier plateau de tension et/ou du deuxième plateau de tension.
En particulier, lorsque la structure du matériau actif est une structure de type olivine, le matériau actif peut présenter un premier plateau de tension correspondant aux potentiels électrochimiques des atomes de fer, et un deuxième plateau de tension correspondant aux potentiels électrochimiques des atomes Y, comme le manganèse. Dans ce cas, lorsque la tension de cellule de la cellule de batterie correspond à une tension comprise dans la première plage tension, l'étape de sollicitation de la cellule de batterie peut permettre de placer la cellule de batterie dans le premier mode de fonctionnement pour répondre à une demande de forte puissance électrique, ce qui est particulièrement adapté à la structure comprenant les atomes de fer. Alternativement, lorsque la tension de cellule de la cellule de batterie correspond à une tension comprise dans la deuxième plage de tension, l'étape de sollicitation de la cellule de batterie peut permettre de placer la cellule de batterie dans le premier mode de fonctionnement pour répondre à une demande en énergie électrique sur la durée, ce qui est particulièrement adapté à la structure comprenant les atomes de manganèse. Ainsi, et de manière avantageuse, le procédé de gestion est apte à placer sélectivement la cellule de batterie dans le premier mode de fonctionnement ou dans le deuxième mode de fonctionnement en fonction du type de demande en énergie (sur la durée ou sur intervalle de temps court).
Selon un mode de réalisation, la première plage de tension est comprise entre 3.2 V et 3.6 V par rapport au potentiel de référence constitué par le couple électrochimique Li+/Li, et plus particulièrement comprise entre 3.3 V et 3.5 V par rapport au potentiel de référence constitué par le couple électrochimique Li+/Li, et dans laquelle la deuxième plage de tension est comprise entre 3.7 V et 4.3 V par rapport au potentiel de référence constitué par le couple électrochimique Li+/Li, et plus particulièrement comprise entre 3.8 V et 4.1 V par rapport au potentiel de référence constitué par le couple électrochimique Li+/Li. Selon un mode de réalisation, le procédé de gestion comprend en outre une étape de comparaison de la demande en puissance par rapport à une puissance seuil haute prédéterminée, et à une puissance seuil basse prédéterminée, l'étape de sollicitation comprenant en outre les étapes suivantes : placement de la cellule de batterie dans le premier mode de fonctionnement dans le cas où la tension de cellule de la cellule de batterie correspond à une tension qui est comprise dans la première plage de tension, et où la demande de puissance est supérieure ou égale à la puissance seuil haute ; placement de la cellule de batterie dans le premier mode de fonctionnement dans le cas où la tension de cellule de la cellule de batterie correspond à une tension qui est comprise dans la deuxième plage de tension, et où la demande de puissance est comprise strictement entre la puissance seuil haute et la puissance seuil basse ; placement de la cellule de batterie dans le deuxième mode de fonctionnement sinon.
Selon un mode de réalisation, la puissance seuil haute correspond à la puissance requise pour décharger complètement l'ensemble des cellules de batterie, en une heure, lorsque lesdites cellules de batterie sont totalement chargées.
Selon un mode de réalisation, la puissance seuil basse est égale à 0W.
Selon un mode de réalisation, le procédé de gestion est mis en œuvre pour chaque cellule de batterie parmi l'au moins une cellule de batterie. En d'autres termes, si un module de batterie de la pluralité de modules de batterie comprend une pluralité de cellules de batterie, le procédé de gestion peut être mis en œuvre pour chaque cellule de batterie de ladite pluralité de cellules de batterie.
Selon un mode de réalisation pour lequel un module de batterie de la pluralité de modules de batterie comprend un nombre de cellules de batterie supérieur ou égal à deux, l'étape de sollicitation peut comprendre en outre les étapes suivantes : placement de la cellule de batterie dans le premier mode de fonctionnement dans le cas où la tension de cellule de la cellule de batterie correspond à une tension qui est comprise dans la première plage de tension, et où la demande de puissance est comprise strictement entre la puissance seuil haute et la puissance seuil basse, et où aucune autre cellule de batterie dudit module de batterie présente une tension de cellule qui correspond à une tension qui est comprise dans la deuxième plage de tension ; placement de la cellule de batterie dans le premier mode de fonctionnement dans le cas où la tension de cellule de la cellule de batterie correspond à une tension qui est comprise dans la deuxième plage de tension, et où la demande de puissance est supérieure ou égale à la puissance seuil haute, et où aucune autre cellule de batterie dudit module de batterie présente une tension de cellule qui correspond à une tension qui est comprise dans la première plage de tension.
Selon un mode de réalisation, le procédé de gestion peut comprendre une étape de transmission d'une information de décharge. Par exemple, ladite étape de transmission d'une information de décharge peut être transmise à destination d'une interface utilisateur lorsque l'ensemble des cellules de batterie d'un module de batterie de la pluralité de modules de batterie présente une tension de cellule inférieure à une tension de cellule minimum. Ladite tension de cellule minimum peut par exemple correspondre à un état de charge, c'est-à-dire la quantité d'énergie restant dans la cellule, pouvant être inférieure à 10% ou plus particulièrement inférieur à 5%.
Selon un mode de réalisation, le procédé de gestion comprend en outre une étape de mesure d'un niveau d'état de santé de l'au moins une cellule de batterie, l'étape de sollicitation étant mise en œuvre en fonction du niveau d'état de santé de la cellule de batterie.
Selon un mode de réalisation, le système de gestion de module est configuré pour mesurer ledit niveau d'état de santé de l'au moins une cellule de batterie lors de l'étape de mesure d'un niveau d'état de santé
Selon un mode de réalisation, le module de batterie comprend une pluralité de cellules de batterie, où chaque cellule de batterie présente une tension de cellule individuelle distincte des tensions de cellule des autres cellules de batterie, l'étape de sollicitation étant mise en œuvre pour tout ou partie des cellules de batterie de ladite pluralité de cellules de batterie, en fonction de la demande de puissance, et de la tension de cellule individuelle de chaque cellule de batterie.
Selon un mode de réalisation, les modules de batterie de la pluralité de modules de batterie dont le nombre est supérieur ou égal à deux, sont répartis en un premiergroupe de modules de batterie et un deuxième groupe de modules de batterie, chaque groupe de modules de batterie comprenant au moins l'un des modules de batterie de la pluralité, l'unité de stockage d'énergie comprenant par ailleurs un système de gestion de batterie configuré pour piloter chaque système de gestion de module, le procédé de gestion comprenant une étape de sélection d'un groupe de modules de batterie parmi le premier et le deuxième groupes de modules de batterie, dans laquelle seulement l'un du premier groupe de modules de batterie ou du deuxième groupe de modules de batterie met en œuvre l'étape de sollicitation. Selon un mode de réalisation, le procédé de gestion est mis en œuvre par le système de gestion de batterie.
Selon un mode de réalisation, le procédé de gestion comprend en outre les étapes suivantes, mises en œuvre par le système de gestion de batterie : une étape de réception d'un niveau d'état de santé du premier groupe de modules de batterie ; une étape de réception d'un niveau d'état de santé du deuxième groupe de modules de batterie ; l'étape de sélection d'un groupe de modules étant alors mise en œuvre en fonction desdits états de santé des premier et deuxième groupes de modules de batterie.
Selon un mode de réalisation, chaque système de gestion de module est configuré pour mesurer un niveau d'état de santé d'un module de batterie que comprend l'unité de stockage d'énergie, le procédé de gestion comprenant : une étape de détermination d'un niveau d'état de santé d'au moins un module de batterie du premier groupe de modules de batterie, mise en œuvre par chaque système de gestion de module du premier groupe de modules de batterie sur chaque module de batterie du premier groupe de modules de batterie ; une étape de détermination d'un niveau d'état de santé d'au moins un module de batterie du deuxième groupe de modules de batterie, mise en œuvre par chaque système de gestion de module du deuxième groupe de modules de batterie sur chaque module de batterie du deuxième groupe de modules de batterie ; une étape de transmission desdits états de santé déterminés par lesdits systèmes de gestion de module au système de gestion de batterie.
Selon un mode de réalisation, l'étape de détermination d'un niveau d'état de santé d'au moins un module de batterie du premier groupe de modules de batterie et/ou du deuxième groupe de modules de batterie comprend la mesure de la température dudit au moins un module de batterie du premier groupe de modules de batterie et/ou du deuxième groupe de modules de batterie.
Selon un mode de réalisation, les étapes de détermination d'un niveau d'état de santé d'au moins un module de batterie du premier groupe de modules de batterie et/ou du deuxième groupe de modules de batterie comprend la mesure d'une tension de cellule de chaque cellule de batterie comprise dans ledit au moins un module de batterie du premier groupe de modules de batterie et/ou du deuxième groupe de modules de batterie.
Selon un mode de réalisation, les étapes de détermination d'un niveau d'état de santé d'au moins un module de batterie du premier groupe de modules de batterie et/ou du deuxième groupe de modules de batterie comprend la mesure d'un ou plusieurs paramètres compris dans le groupe composé de la température, la résistance interne des cellules, la tension mesurée aux bornes d'un ou plusieurs des modules de batterie, le nombre de cycles de charge/décharge réalisés par les cellules de batterie constitutive dudit au moins un module de batterie.
Selon un mode de réalisation, les étapes de détermination d'un niveau d'état de santé d'au moins un module de batterie du premier groupe de modules de batterie et/ou du deuxième groupe de modules de batterie est réalisée par la détermination d'un niveau d'état de santé moyen de chaque cellule de batterie constitutive d'un module de batterie.
Description sommaire des dessins
D'autres aspects, buts, avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront mieux à la lecture de la description détaillée suivante de modes de réalisation préférés de celle-ci, donnée à titre d'exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels :
[Fig. 1] La figure 1 est une vue schématique d'une unité de stockage d'énergie selon un mode de réalisation particulier de l'invention.
[Fig. 2] La figure 2 est une courbe caractéristique reliant la capacité spécifique à la tension électrique d'un matériau actif constitutif d'une électrode de cellule de batterie selon un mode de réalisation particulier de l'invention.
[Fig. 3] La figure 3 est une vue schématique présentant des tensions de cellule de cellules de batterie selon un mode de réalisation particulier de l'invention.
[Fig. 4] La figure 4 est une vue schématique d'un procédé de gestion selon un mode de réalisation particulier de l'invention.
[Fig. 5] La figure 5 est une vue schématique de certaines étapes d'un procédé de gestion selon un autre mode de réalisation particulier de l'invention.
[Fig. 6] La figure 6 est une vue schématique d'un algorithme de stratégie pouvant être utilisé dans un procédé de gestion selon un mode de réalisation particulier de l'invention.
Description détaillée Sur les figures et dans la suite de la description, les mêmes références représentent les éléments identiques ou similaires. De plus, les différents éléments ne sont pas représentés à l'échelle de manière à privilégier la clarté des figures. Par ailleurs, les différents modes de réalisation et variantes ne sont pas exclusifs les uns des autres et peuvent être combinés entre eux.
Comme illustré sur la figure 1, l'invention concerne d'abord un module de batterie 10 comprenant un système de gestion de module 11 et au moins une cellule de batterie 30. L'invention concerne aussi une unité de stockage d'énergie 1 comprenant au moins deux modules de batterie 10, et un système de gestion de batterie 3 configuré pour piloter chacun des systèmes de gestion de module 11 desdits au moins deux modules de batterie 10, en fonction d'une demande de puissance provenant d'un système externe, par exemple un système de motorisation. La figure 1 illustre notamment un mode de réalisation particulier dans lequel l'unité de stockage d'énergie 1 comprend une pluralité de modules de batterie 10 dont le nombre est supérieur ou égal à deux, et par exemple égal à 5. Les modules de batterie 10 sont répartis en un premier groupe de modules de batterie Grl et en un deuxième groupe de modules de batterie Gr2, chaque groupe de modules de batterie Grl, Gr2 comprenant au moins l'un des modules de batterie 10 de la pluralité de modules de batterie 10. Selon le mode de réalisation représenté, le premier groupe de modules de batterie Grl comprend un module de batterie 10 et le deuxième groupe de modules de batterie Gr2 comprend quatre modules de batterie 10. Il va de soi que le nombre de modules de batterie 10 par groupe de modules de batterie peut être supérieur ou inférieur à cet exemple, et éventuellement être semblable entre les groupes de modules de batterie Grl, Gr2.
Comme indiqué précédemment, chaque module de batterie 10 comprend un système de gestion de module 11 et au moins une cellule de batterie 30. Ledit système de gestion de module 11 peut comprendre une mémoire 12 dans laquelle un algorithme de stratégie peut être enregistré. Alternativement, le système de gestion de batterie 3 peut être configuré pour piloter un ou plusieurs des systèmes de gestion de module 11, notamment grâce à un algorithme de stratégie enregistré dans une mémoire 2 du système de gestion de batterie.
Comme illustré sur les figures 2 et 3, l'au moins une cellule de batterie 30 présente un état de charge qui est caractérisé au moins par une tension de cellule. Ladite au moins une cellule de batterie 30 comprend par ailleurs au moins une électrode constituée d'au moins un matériau actif, ledit au moins un matériau actif présentant un premier plateau de tension caractérisé par une première plage de tension PII, et un deuxième plateau de tension caractérisé par une deuxième plage de tension PI2. La figure 2 illustre notamment une courbe caractéristique de ce matériau actif reliant la capacité spécifique à la tension électrique. Le matériau actif constitutif de l'électrode de la cellule de batterie 30 peut notamment avoir une structure de type olivine. Par exemple la structure de type olivine peut correspondre à une formule LiFezYi-zPO4, où 0 < z < 1, et où Y est un élément chimique choisis dans le groupe comprenant le manganèse, le nickel et le cobalt. De manière avantageuse, la valeur de z peut être modifiée par la modification de la fraction molaire en atomes de fer, ou en atomes de l'élément Y. De cette manière, il est possible de modifier la longueur du premier plateau de tension et/ou du deuxième plateau de tension. Selon ce mode de réalisation non limitatif, la première plage de tension PII est comprise entre 3.2 V et 3.6 V par rapport au potentiel de référence constitué par le couple électrochimique Li+/Li, et plus particulièrement comprise entre 3.3 V et 3.5 V par rapport au potentiel de référence constitué par le couple électrochimique Li+/Li. Par ailleurs, selon ce mode de réalisation, la deuxième plage de tension PI2 est comprise entre 3.7 V et 4.3 V par rapport au potentiel de référence constitué par le couple électrochimique Li+/Li, et plus particulièrement comprise entre 3.8 V et 4.1 V par rapport au potentiel de référence constitué par le couple électrochimique Li+/Li.
Ladite au moins une cellule de batterie 30 est en outre apte à occuper un premier mode de fonctionnement Modi dans lequel la cellule de batterie 30 subit une décharge, ou un deuxième mode de fonctionnement Mod2 dans lequel la cellule de batterie 30 ne subit pas de décharge. Le système de gestion de module 11 est configuré pour décider de placer la cellule de batterie 30 sélectivement dans un mode de fonctionnement choisi parmi lesdits premier et deuxième modes de fonctionnement Modi, Mod2 en fonction de la tension de cellule de ladite au moins une cellule de batterie 30. Autrement dit, le système de gestion de module 11 utilise la tension de cellule de ladite au moins une cellule de batterie 30 pour décider de placer la cellule de batterie 30 dans le premier mode de fonctionnement Modi et/ou pour décider de placer la cellule de batterie 30 dans le deuxième mode de fonctionnement Mod2. Il est donc bien compris que la tension de cellule de la cellule de batterie est utilisée comme critère de décision par le système de gestion de module 11 pour placer sélectivement la cellule de batterie 30 dans l'un desdits premier et deuxième modes de fonctionnement Modi, Mod2. En particulier, lorsque la structure du matériau actif est une structure de type olivine, le matériau actif peut présenter un premier plateau de tension correspondant aux potentiels électrochimiques des sites des atomes de fer, et un deuxième plateau de tension correspondant aux potentiels électrochimiques des sites des atomes Y, comme le manganèse. Dans ce cas, lorsque la tension de cellule de la cellule de batterie 30 correspond à une tension comprise dans la première plage tension PII, le module de batterie 10 peut décider de placer la cellule de batterie 30 dans le premier mode de fonctionnement Modi pour répondre à une demande de forte puissance électrique, ce qui est particulièrement adapté à la structure comprenant les atomes de fer. Alternativement, lorsque la tension de cellule de la cellule de batterie 30 correspond à une tension comprise dans la deuxième plage de tension PI2, le module de batterie 10 peut décider de placer la cellule de batterie 30 dans le premier mode de fonctionnement Modi pour répondre à une demande en énergie électrique sur la durée, ce qui est particulièrement adapté à la structure comprenant les atomes de manganèse. Ainsi, et de manière avantageuse, le système de gestion de module 11 est apte à placer sélectivement la cellule de batterie 30 dans le premier mode de fonctionnement Modi ou le deuxième mode de fonctionnement Mod2 en fonction du type de demande en énergie.
La figure 3 illustre un mode de réalisation dans lequel un module de batterie 10 comprend une pluralité de cellules de batterie 30, où chaque cellule de batterie 30 présente une tension de cellule individuelle distincte des tensions de cellule des autres cellules de batterie 30. En particulier, la figure 3 présente un module de batterie 10 comprenant neuf cellules de batterie 30 présentant une tension de cellule individuelle. Un premier groupe de cellules de batterie 30a présente notamment une tension de cellule correspondant à une tension strictement inférieure à la première plage de tension PII. Un deuxième groupe de cellules de batterie 30b présente une tension de cellule correspondant à une tension comprise entre première plage de tension PII et la deuxième plage de tension PI2. Un troisième groupe de cellules de batterie 30c présente une tension de cellule correspondant à une tension strictement supérieure à la deuxième plage de tension PI2. Comme indiqué précédemment, et de manière avantageuse, si la demande en puissance du système externe est importante, le système de gestion de module 11 peut décider de placer le deuxième groupe de cellules de batterie 30b dans le premier mode de fonctionnement Modi, de manière à libérer davantage d'électrons dans un temps déterminé. En revanche, si la demande en puissance du système externe est moindre, le système de gestion de module 11 peut décider de placer le troisième groupe de cellules de batterie 30c dans le premier mode de fonctionnement Modi pour étendre la libération d'électrons dans le temps. Les sites électrochimiques du matériau actif de l'électrode de la cellule de batterie 30 sont donc sollicités sélectivement pour répondre à une demande précise en énergie électrique. La sollicitation des cellules de batterie 30 est donc adaptée à leur fonctionnement, ce qui permet d'améliorer l'efficacité de la batterie, tout en améliorant la durée de vie des cellules de batterie 30.
Comme indiqué ci-avant, le système de gestion de module 11 est configuré pour décider de placer chaque cellule de batterie 30 de la pluralité de cellules de batterie 30 sélectivement dans un mode de fonctionnement choisi parmi lesdits premier et deuxième modes de fonctionnement Modi, Mod2 en fonction de la tension de cellule individuelle de cette cellule de batterie 30. Le système de gestion de module 11 peut par ailleurs être configuré pour mesurer ladite tension de cellule de la cellule de batterie 30. Selon une variante non limitative, le système de gestion de module 11 est configuré pour mesurer un niveau d'état de santé SoH de la cellule de batterie 30. Dans ce cas le système de gestion de module 11 peut être configuré pour décider de placer ladite cellule de batterie 30 sélectivement dans un mode de fonctionnement choisi parmi lesdits premier et deuxième modes de fonctionnement Modi, Mod2 en fonction dudit niveau d'état de santé SoH de la cellule de batterie 30. Il est donc bien compris que le niveau d'état de santé SoH est un critère de décision pour placer la cellule de batterie 30 dans l'un desdits premier et deuxième modes de fonctionnement Modi, Mod2. Ledit niveau d'état de santé de la cellule de batterie 30 peut notamment être déterminé par la mesure d'un ou plusieurs paramètres compris dans le groupe composé de la température de la cellule de batterie 30, la tension électrique mesurée aux bornes de la cellule de batterie 30, le nombre de cycles de charge/décharge réalisés par la cellule de batterie 30, la résistance interne de la cellule de batterie 30. Enfin, le système de gestion de module 11 peut être configuré pour décider de placer chaque cellule de batterie 30 sélectivement dans un mode de fonctionnement choisi parmi les premier et deuxième modes de fonctionnement Modi, Mod2 en fonction d'un algorithme de stratégie enregistré dans la mémoire 12 du système de gestion de module 11. Un exemple d'algorithme de stratégie est décrit ci-après en référence à la figure 6.
Selon un mode de réalisation particulier, le système de gestion de batterie 3 peut être configuré pour piloter chaque système de gestion de module 11. Il est donc bien compris que le système de gestion de batterie 3 peut être configuré pour transmettre des instructions à destination des systèmes de gestion de module 11 de manière à placer les cellules de batterie 30 sélectivement dans au moins l'un parmi lesdits premier et deuxième modes de fonctionnement Modi, Mod2.
Les dispositions précédemment décrites permettent de proposer un module de batterie 10 dans lequel chaque cellule de batterie 30 peut subir une décharge en fonction de son état de charge. De manière avantageuse, la présence du matériau actif présentant deux plateaux de tension distincts permet de solliciter différemment la cellule de batterie 30 en fonction du plateau de tension sur lequel le matériau actif est placé lors de la sélection du mode de fonctionnement.
En référence aux figures 4 à 6, l'invention concerne également un procédé de gestion d'une unité de stockage d'énergie 1, comprenant une pluralité de modules de batterie 10 dont le nombre est supérieur ou égal à deux. Chaque module de batterie 10 de la pluralité de modules de batterie 10 comprend un système de gestion de module 11 et au moins une cellule de batterie 30. Le procédé de gestion peut être mis en œuvre par le système de gestion de module 11, et comprend tout d'abord une étape El de réception d'une demande de puissance en provenance d'un système de externe. Par exemple, le système externe peut être un système de motorisation externe comme le moteur d'un véhicule électrique.
Selon une variante non limitative, les modules de batterie 10 de la pluralité de modules de batterie 10 dont le nombre est supérieur ou égal à deux, sont répartis en un premier groupe de modules de batterie Grl et en un deuxième groupe de modules de batterie Gr2, chaque groupe de modules de batterie Grl, Gr2 comprenant au moins l'un des modules de batterie 10 de la pluralité. L'unité de stockage d'énergie 1 peut par ailleurs comprendre un système de gestion de batterie 3 configuré pour piloter chaque système de gestion de module 11. Dans ce cas, le procédé de gestion peut comprendre une étape E2 de sélection d'un groupe de modules de batterie Grl, Gr2 parmi le premier et le deuxième groupes de modules de batterie Grl, Gr2, dans laquelle seulement l'un du premier groupe de modules de batterie Grl ou du deuxième groupe de modules de batterie Gr2 met en œuvre l'étape E6 de sollicitation décrite plus loin. Selon un mode de réalisation, le procédé de gestion peut donc être mis en œuvre par le système de gestion de batterie 3. De manière avantageuse, chaque système de gestion de module 11 peut être configuré pour mesurer un niveau d'état de santé SoH d'un module de batterie 10 que comprend l'unité de stockage d'énergie 1. Dans ce cas le procédé de gestion peut comprendre : une étape Eli de détermination d'un niveau d'état de santé SoH d'au moins un module de batterie 10 du premier groupe de modules de batterie Grl, mise en œuvre par chaque système de gestion de module 11 du premier groupe de modules de batterie Grl sur chaque module de batterie 10 du premier groupe de modules de batterie Grl ; une étape E12 de détermination d'un niveau d'état de santé SoH d'au moins un module de batterie 10 du deuxième groupe de modules de batterie Gr2, mise en œuvre par chaque système de gestion de module 11 du deuxième groupe de modules de batterie Gr2 sur chaque module de batterie 10 du deuxième groupe de modules de batterie Gr2 ; une étape E13 de transmission desdits états de santé déterminés par lesdits systèmes de gestion de module 11 au système de gestion de batterie 3.
Selon un mode de réalisation, les étapes Eli et E12 de détermination d'un niveau d'état de santé SoH d'au moins un module de batterie 10 du premier groupe de modules de batterie Grl et/ou du deuxième groupe de modules de batterie Gr2 comprend la mesure de la température dudit au moins un module de batterie 10 du premier groupe de modules de batterie Grl et/ou du deuxième groupe de modules de batterie Gr2.
Selon un mode de réalisation, les étape Eli et E12 de détermination d'un niveau d'état de santé SoH d'au moins un module de batterie 10 du premier groupe de modules de batterie Grl et/ou du deuxième groupe de modules de batterie Gr2 comprend la mesure d'une tension de cellule de chaque cellule de batterie 30 comprise dans ledit au moins un module de batterie 10 du premiergroupe de modules de batterie Grl et/ou du deuxième groupe de modules de batterie Gr2.
Selon un mode de réalisation, les étape Eli et E12 de détermination d'un niveau d'état de santé SoH d'au moins un module de batterie 10 du premier groupe de modules de batterie Grl et/ou du deuxième groupe de modules de batterie Gr2 comprend la détermination d'un niveau d'état de santé SoH moyen de chaque cellule de batterie 30 constitutive d'un module de batterie 10.
Selon la variante non limitative représentée sur la figure 5, le procédé de gestion peut ensuite comprendre les étapes suivantes, mises en œuvre par le système de gestion de batterie 3: une étape E14 de réception d'un niveau d'état de santé du premier groupe de modules de batterie Grl ; une étape E15 de réception d'un niveau d'état de santé du deuxième groupe de modules de batterie Gr2.
Dans ce cas, l'étape E2 de sélection d'un groupe de modules peut être mise en œuvre en fonction desdits états de santé des premier et deuxième groupes de modules de batterie Grl, Gr2.
Comme indiqué précédemment, chaque module de batterie 10 comprend au moins une cellule de batterie 30. Ladite au moins une cellule de batterie 30 présente un état de charge caractérisé au moins par une tension de cellule. Ladite au moins une cellule de batterie 30 comprend par ailleurs au moins une électrode constituée d'au moins un matériau actif, ledit au moins un matériau actif présentant un premier plateau de tension caractérisé par une première plage de tension PII dans une courbe caractéristique de ce matériau actif reliant la capacité spécifique à la tension électrique, et un deuxième plateau de tension caractérisé par une deuxième plage de tension PI2 dans ladite courbe caractéristique. Par exemple, le matériau actif constitutif de l'électrode de la cellule de batterie 30 a une structure de type olivine. La structure de type olivine peut notamment correspondre à une formule LiFezYi-zPO4, où 0 < z < 1, et où Y est un élément chimique choisis dans le groupe comprenant le manganèse, le nickel et le cobalt. Dans ce cas, la première plage de tension PII peut être comprise entre 3.2 V et 3.6 V par rapport au potentiel de référence constitué par le couple électrochimique Li+/Li, et plus particulièrement comprise entre 3.3 V et 3.5 V par rapport au potentiel de référence constitué par le couple électrochimique Li+/Li. En outre, la deuxième plage de tension PI2 peut être comprise entre 3.7 V et 4.3 V par rapport au potentiel de référence constitué par le couple électrochimique Li+/Li, et plus particulièrement comprise entre 3.8 V et 4.1 V par rapport au potentiel de référence constitué par le couple électrochimique Li+/Li.
De manière générale, le procédé de gestion peut être mis en œuvre pour chaque cellule de batterie 30 parmi l'au moins une cellule de batterie 30. En d'autres termes, si un module de batterie 10 de la pluralité de modules de batterie 10 comprend une pluralité de cellules de batterie 30, le procédé de gestion peut être mis en œuvre pour chaque cellule de batterie 30 de ladite pluralité de cellules de batterie 30.
Le procédé de gestion comprend en outre une étape E3 de détermination, pour au moins une cellule de batterie 30 parmi ladite au moins une cellule de batterie 30, d'une tension de cellule de cette cellule de batterie 30. Le système de gestion de module 11 peut par exemple être configuré pour mesurer une tension de cellule de la cellule de batterie 30. Dans ce cas, l'étape E3 de détermination de la tension de cellule peut comprendre la mesure la tension de cellule de ladite cellule de batterie 30. Par exemple, la mesure de la tension de cellule d'une cellule de batterie 30 peut être réalisée par la mesure de la tension aux bornes de la cellule de batterie 30.
Le procédé de gestion peut ensuite comprendre une étape E4 de mesure un niveau d'état de santé SoH de l'au moins une cellule de batterie 30. Le système de gestion de module 11 peut notamment être configuré pour mesurer ledit niveau d'état de santé SoH de l'au moins une cellule de batterie 30 lors de l'étape E4 de mesure d'un niveau d'état de santé SoH.
Le procédé de gestion peut par ailleurs comprendre une étape E5 de comparaison de la demande en puissance par rapport à une puissance seuil haute prédéterminée, et à une puissance seuil basse prédéterminée. Par exemple, la puissance seuil haute peut correspondre à la puissance requise pour décharger complètement l'ensemble des cellules de batterie 30, en une heure, lorsque lesdites cellules de batterie 30 sont totalement chargées. La puissance seuil basse peut être égale à 0W.
Une étape E6 de sollicitation de ladite au moins une cellule de batterie 30 est ensuite mise en œuvre. Lors de cette étape E6 de sollicitation, l'au moins une cellule de batterie 30 est placée sélectivement dans un premier mode de fonctionnement Modi dans lequel la cellule de batterie 30 subit une décharge, ou dans un deuxième mode de fonctionnement Mod2 dans lequel la cellule de batterie 30 ne subit pas de décharge, en fonction de la demande de puissance et de la tension de cellule de cette cellule de batterie 30. L'étape E6 de sollicitation peut également être mise en œuvre en fonction du niveau d'état de santé SoH de la cellule de batterie 30. Il est donc bien compris que le niveau d'état de santé SoH, et que la tension de cellule, sont des critères de décision pour placer la cellule de batterie 30 dans l'un desdits premier et deuxième modes de fonctionnement Modi, Mod2.
Dans la variante non limitative dans laquelle l'étape E5 de comparaison a été mise en œuvre, l'étape E6 de sollicitation peut comprendre en outre les étapes suivantes : placement de la cellule de batterie 30 dans le premier mode de fonctionnement Modi dans le cas où la tension de cellule de la cellule de batterie 30 correspond à une tension qui est comprise dans la première plage de tension PII, et où la demande de puissance est supérieure ou égale à la puissance seuil haute ; placement de la cellule de batterie 30 dans le premier mode de fonctionnement Modi dans le cas où la tension de cellule de la cellule de batterie 30 correspond à une tension qui est comprise dans la deuxième plage de tension PI2, et où la demande de puissance est comprise strictement entre la puissance seuil haute et la puissance seuil basse ; placement de la cellule de batterie 30 dans le deuxième mode de fonctionnement Mod2 sinon.
Selon un mode de réalisation, l'étape E6 de sollicitation peut comprendre en outre une étape de placement de la cellule de batterie 30 dans le premier mode de fonctionnement Modi dans le cas où la tension de cellule de ladite cellule de batterie 30 correspond à une tension qui n'est comprise ni dans la deuxième plage de tension PI2, ni dans la première plage de tension PII, et où la demande de puissance est strictement supérieure à la puissance seuil basse. Selon une variante non limitative dans laquelle le module de batterie 10 comprend une pluralité de cellules de batterie 30, où chaque cellule de batterie 30 présente une tension de cellule individuelle distincte des tensions de cellule des autres cellules de batterie 30, l'étape E6 de sollicitation peut être mise en œuvre pour tout ou partie des cellules de batterie 30 de ladite pluralité de cellules de batterie 30, en fonction de la demande de puissance, et de la tension de cellule individuelle de chaque cellule de batterie 30.
Alternativement ou conjointement, lorsqu'un module de batterie 10 de la pluralité de modules de batterie 10 comprend un nombre de cellules de batterie 30 supérieur ou égal à deux, l'étape E6 de sollicitation peut comprendre en outre les étapes suivantes : placement de la cellule de batterie 30 dans le premier mode de fonctionnement Modi dans le cas où la tension de cellule de la cellule de batterie 30 correspond à une tension qui est comprise dans la première plage de tension PII, et où la demande de puissance est comprise strictement entre la puissance seuil haute et la puissance seuil basse, et où aucune autre cellule de batterie 30 dudit module de batterie 10 présente une tension de cellule qui correspond à une tension qui est comprise dans la deuxième plage de tension PI2 ; placement de la cellule de batterie 30 dans le premier mode de fonctionnement Modi dans le cas où la tension de cellule de la cellule de batterie 30 correspond à une tension qui est comprise dans la deuxième plage de tension PI2, et où la demande de puissance est supérieure ou égale à la puissance seuil haute, et où aucune autre cellule de batterie 30 dudit module de batterie 10 présente une tension de cellule qui correspond à une tension qui est comprise dans la première plage de tension PII.
Selon un autre mode de réalisation, lorsqu'un module de batterie 10 donnée de la pluralité de modules de batterie 10 comprend un nombre de cellules de batterie 30 supérieur ou égal à deux, l'étape E6 de sollicitation peut comprendre en outre une étape de placement de l'ensemble des cellules de batterie 30 dudit module de batterie 10 donné dans le premier mode de fonctionnement Modi dans le cas où la tension de cellule d'au moins une cellule de batterie 30 parmi les cellules de batterie 30 dudit module de batterie 10 donné est comprise dans la deuxième plage de tension PI2, et où la demande de puissance est strictement supérieure à la puissance seuil basse.
Enfin, le procédé de gestion peut comprendre une étape E7 de transmission d'une information de décharge. Par exemple, ladite étape E7 de transmission d'une information de décharge peut être transmise à destination d'une interface utilisateur lorsque l'ensemble des cellules de batterie 30 d'un module de batterie 10 de la pluralité de modules de batterie 10 présente une tension de cellule inférieure à une tension de cellule minimum. Ladite tension de cellule minimum peut par exemple correspondre à un état de charge, c'est à-à-dire la quantité d'énergie restant dans la cellule, pouvant être inférieur à 10% ou plus particulièrement inférieur à 5%.
Selon un mode de réalisation représenté sur la figure 6, le procédé de gestion peut être mis en œuvre par un algorithme de stratégie enregistré dans une mémoire 2 du système de gestion de batterie 3, ou dans une mémoire 12 du système de gestion de module 11. L'algorithme peut notamment être mis en œuvre itérativement sur un nombre total « n » de cellules de batterie 30. Ainsi, et comme représenté sur la figure 6, les étapes E3, E4, E5, et E6 peuvent être mises en œuvre itérativement pour chaque cellule de batterie 30 notée « i », de manière à fournir en énergie électrique le système externe selon la demande de puissance reçue lors de l'étape El.
Les dispositions précédemment décrites permettent de proposer un procédé de gestion de batterie apte à placer une cellule de batterie 30 dans une situation de décharge en fonction de sa tension de cellule et de la demande en puissance d'un système externe qui est à alimenter en énergie électrique par l'unité de stockage d'énergie 1. Ainsi, et de manière avantageuse, étant donné la présence de deux plateaux de tensions pour le matériau actif constituant l'électrode de la cellule de batterie 30, il est possible de solliciter la cellule de batterie 30 sélectivement en fonction du plateau de tension sur lequel ladite cellule de batterie 30 est placée à un instant donné.

Claims

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REVENDICATIONS Module de batterie (10) comprenant un système de gestion de module (11) et au moins une cellule de batterie (30) présentant un état de charge qui est caractérisé au moins par une tension de cellule, ladite au moins une cellule de batterie (30) comprenant au moins une électrode constituée d'au moins un matériau actif, ledit au moins un matériau actif présentant un premier plateau de tension caractérisé par une première plage de tension (PII) dans une courbe caractéristique de ce matériau actif reliant la capacité spécifique à la tension électrique, et un deuxième plateau de tension caractérisé par une deuxième plage de tension (PI2) dans ladite courbe caractéristique, ladite au moins une cellule de batterie (30) étant apte à occuper : un premier mode de fonctionnement (Modi) dans lequel la cellule de batterie (30) subit une décharge, un deuxième mode de fonctionnement (Mod2) dans lequel la cellule de batterie (30) ne subit pas de décharge, le système de gestion de module (11) étant configuré pour décider de placer la cellule de batterie (30) sélectivement dans un mode de fonctionnement choisis parmi lesdits premier et deuxième modes de fonctionnement (Modi, Mod2) en fonction de la tension de cellule de ladite au moins une cellule de batterie (30). Module de batterie (10) selon la revendication 1, dans lequel l'au moins un matériau actif constitutif de l'électrode de la cellule de batterie (30) a une structure de type olivine. Module de batterie (10) selon la revendication 2, dans lequel la structure de type olivine correspond à une formule LiFezYi-zPO4, où 0 < z < 1, et où Y est un élément chimique choisis dans le groupe comprenant le manganèse, le nickel et le cobalt. Module de batterie (10) selon la revendication 3, dans lequel la première plage de tension (PII) est comprise entre 3.
2 V et 3.6 V par rapport au potentiel de référence constitué par le couple électrochimique Li+/Li, et plus particulièrement comprise entre 3.
3 V et 3.5 V par rapport au potentiel de référence constitué par le couple électrochimique Li+/Li, et dans lequel la deuxième plage de tension (PI2) est comprise entre 3.7 V et
4.3 V par rapport au potentiel de référence constitué par le couple électrochimique Li+/Li, et plus particulièrement comprise entre 3.8 V et 4.1 V par rapport au potentiel de référence constitué par le couple électrochimique Li+/Li.
5. Module de batterie (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel le système de gestion de module (11) est configuré pour mesurer la tension de cellule de la cellule de batterie (30).
6. Module de batterie (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel le système de gestion de module (11) est configuré pour mesurer un niveau d'état de santé (SoH) de la cellule de batterie (30), le système de gestion de module (11) étant en outre configuré pour décider de placer ladite cellule de batterie (30) sélectivement dans un mode de fonctionnement choisi parmi lesdits premier et deuxième modes de fonctionnement (Modi, Mod2) en fonction dudit niveau d'état de santé (SoH) de la cellule de batterie (30).
7. Module de batterie (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, comprenant une pluralité de cellules de batterie (30), où chaque cellule de batterie (30) présente une tension de cellule individuelle distincte des tensions de cellule des autres cellules de batterie (30), le système de gestion de module (11) étant configuré pour décider de placer chaque cellule de batterie (30) de la pluralité de cellules de batterie (30) sélectivement dans un mode de fonctionnement choisi parmi lesdits premier et deuxième modes de fonctionnement (Modi, Mod2) en fonction de la tension de cellule individuelle de cette cellule de batterie (30).
8. Module de batterie (10) selon la revendication 7, dans lequel le système de gestion de module (11) est configuré pour décider de placer chaque cellule de batterie (30) sélectivement dans un mode de fonctionnement choisi parmi les premier et deuxième modes de fonctionnement (Modi, Mod2) en fonction d'un algorithme de stratégie enregistré dans une mémoire (12) du système de gestion de module (11).
9. Unité de stockage d'énergie (1) comprenant au moins deux modules de batterie
(10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, et un système de gestion de batterie (3) configuré pour piloter chacun des systèmes de gestion de module
(11) desdits au moins deux modules de batterie (10), en fonction d'une demande de puissance provenant d'un système externe.
10. Procédé de gestion d'une unité de stockage d'énergie (1), comprenant une pluralité de modules de batterie (10) dont le nombre est supérieur ou égal à deux, où chaque module de batterie (10) de la pluralité de modules de batterie (10) comprend un système de gestion de module (11) et au moins une cellule de batterie (30) qui présente un état de charge caractérisé au moins par une tension de cellule, ladite au moins une cellule de batterie (30) comprenant au moins une électrode constituée d'au moins un matériau actif, ledit au moins un matériau actif présentant un premier plateau de tension caractérisé par une première plage de tension (PII) dans une courbe caractéristique de ce matériau actif reliant la capacité spécifique à la tension électrique, et un deuxième plateau de tension caractérisé par une deuxième plage de tension (PI2) dans ladite courbe caractéristique, ladite unité de stockage d'énergie (1) comprenant en outre un système de gestion de batterie (3) configuré pour piloter chacun des systèmes de gestion de module (11) desdits modules de batterie (10), le procédé de gestion comprenant : une étape (El) de réception d'une demande de puissance en provenance d'un système externe ; une étape (E3) de détermination, pour au moins une cellule de batterie (30) parmi ladite au moins une cellule de batterie (30), d'une tension de cellule de cette cellule de batterie (30) ; une étape (E6) de sollicitation de cette cellule de batterie (30) sélectivement dans un premier mode de fonctionnement (Modi) dans lequel la cellule de batterie (30) subit une décharge, ou dans un deuxième mode de fonctionnement (Mod2) dans lequel la cellule de batterie (30) ne subit pas de décharge, en fonction de la demande de puissance et de la tension de cellule de cette cellule de batterie (30). Procédé de gestion selon la revendication 10 dans lequel l'au moins un matériau actif constitutif de l'électrode de la cellule de batterie (30) a une structure de type olivine correspondant à une formule LiFezYi-zPO4, où 0 < z < 1, et où Y est un élément chimique choisis dans le groupe comprenant le manganèse, le nickel et le cobalt, et dans lequel la première plage de tension (PII) est comprise entre
3.2 V et 3.6 V par rapport au potentiel de référence constitué par le couple électrochimique Li+/Li, et plus particulièrement comprise entre 3.3 V et 3.5 V par rapport au potentiel de référence constitué par le couple électrochimique Li+/Li, et dans laquelle la deuxième plage de tension (PI2) est comprise entre 3.7 V et
4.3 V par rapport au potentiel de référence constitué par le couple électrochimique Li+/Li, et plus particulièrement comprise entre 3.8 V et 4.1 V par rapport au potentiel de référence constitué par le couple électrochimique Li+/Li. Procédé de gestion selon l'une quelconque des revendications 10 à 11, comprenant en outre une étape (E5) de comparaison de la demande en puissance par rapport à une puissance seuil haute prédéterminée, et à une 25 puissance seuil basse prédéterminée, l'étape (E6) de sollicitation comprenant en outre les étapes suivantes : placement de la cellule de batterie (30) dans le premier mode de fonctionnement (Modi) dans le cas où la tension de cellule de la cellule de batterie (30) correspond à une tension qui est comprise dans la première plage de tension (PII), et où la demande de puissance est supérieure ou égale à la puissance seuil haute ; placement de la cellule de batterie (30) dans le premier mode de fonctionnement (Modi) dans le cas où la tension de cellule de la cellule de batterie (30) correspond à une tension qui est comprise dans la deuxième plage de tension (PI2), et où la demande de puissance est comprise strictement entre la puissance seuil haute et la puissance seuil basse ; placement de la cellule de batterie (30) dans le deuxième mode de fonctionnement (Mod2) sinon. Procédé de gestion selon l'une quelconque des revendications 10 à 12, comprenant en outre une étape (E4) de mesure d'un niveau d'état de santé (SoH) de l'au moins une cellule de batterie (30), l'étape (E6) de sollicitation étant mise en œuvre en fonction du niveau d'état de santé (SoH) de la cellule de batterie (30). Procédé de gestion selon l'une quelconque des revendications 10 à 13, dans lequel un module de batterie (10) de la pluralité de modules de batterie (10) comprend une pluralité de cellules de batterie (30), où chaque cellule de batterie (30) présente une tension de cellule individuelle distincte des tensions de cellule des autres cellules de batterie (30), l'étape (E6) de sollicitation étant mise en œuvre pour tout ou partie des cellules de batterie (30) de ladite pluralité de cellules de batterie (30), en fonction de la demande de puissance, et de la tension de cellule individuelle de chaque cellule de batterie (30). Procédé de gestion selon l'une quelconque des revendications 10 à 14, dans lequel les modules de batterie (10) de la pluralité de modules de batterie (10) dont le nombre est supérieur ou égal à deux, sont répartis en un premier groupe de modules de batterie (Grl) et un deuxième groupe de modules de batterie (Gr2), chaque groupe de modules de batterie (Grl, Gr2) comprenant au moins l'un des modules de batterie (10) de la pluralité, l'unité de stockage d'énergie (1) comprenant par ailleurs un système de gestion de batterie (3) configuré pour piloter chaque système de gestion de module (11), le procédé de gestion 26 comprenant une étape (E2) de sélection d'un groupe de modules de batterie (Grl, Gr2) parmi le premier et le deuxième groupes de modules de batterie (Grl, Gr2), dans laquelle seulement l'un du premier groupe de modules de batterie (Grl) ou du deuxième groupe de modules de batterie (Gr2) met en œuvre l'étape (E6) de sollicitation. Procédé de gestion selon la revendication 15, comprenant en outre les étapes suivantes, mises en œuvre par le système de gestion de batterie (3): une étape (E14) de réception d'un niveau d'état de santé du premier groupe de modules de batterie (Grl) ; une étape (E15) de réception d'un niveau d'état de santé du deuxième groupe de modules de batterie (Gr2) ; l'étape (E2) de sélection d'un groupe de modules étant mise en œuvre en fonction desdits états de santé des premier et deuxième groupes de modules de batterie (Grl, Gr2). Procédé de gestion selon les revendications 15 ou 16, dans lequel chaque système de gestion de module (11) est configuré pour mesurer un niveau d'état de santé (SoH) d'un module de batterie (10) que comprend l'unité de stockage d'énergie (1), le procédé de gestion comprenant : une étape (Eli) de détermination d'un niveau d'état de santé (SoH) d'au moins un module de batterie (10) du premier groupe de modules de batterie (Grl), mise en œuvre par chaque système de gestion de module (11) du premier groupe de modules de batterie (Grl) sur chaque module de batterie (10) du premier groupe de modules de batterie (Grl) ; une étape (E12) de détermination d'un niveau d'état de santé (SoH) d'au moins un module de batterie (10) du deuxième groupe de modules de batterie (Gr2), mise en œuvre par chaque système de gestion de module (11) du deuxième groupe de modules de batterie (Gr2) sur chaque module de batterie (10) du deuxième groupe de modules de batterie (Gr2) ; une étape (E13) de transmission desdits états de santé déterminés par lesdits systèmes de gestion de module (11) au système de gestion de batterie (3).
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US12002960B2 (en) * 2023-10-25 2024-06-04 Contemporary Amperex Technology Co., Limited Battery pack and electric device

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013223423A (ja) * 2012-04-18 2013-10-28 Samsung Sdi Co Ltd バッテリーパック及びこれを備える電力供給装置
WO2020026058A1 (fr) * 2018-07-31 2020-02-06 株式会社半導体エネルギー研究所 Système et procédé de stockage d'énergie pour faire fonctionner un système de stockage d'énergie

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6214985B2 (ja) * 2013-09-20 2017-10-18 株式会社東芝 組電池、電池パック及び自動車
CN103762624B (zh) * 2013-12-28 2016-11-23 华为技术有限公司 一种电池管理方法及装置
CN103985861B (zh) * 2014-04-03 2016-05-18 苏州工业园区日高能源科技有限公司 一种电化学活性正极材料及其制备方法
KR20140051881A (ko) * 2014-04-04 2014-05-02 주식회사 엘지화학 배터리의 퇴화도를 이용한 배터리 관리 장치 및 배터리 관리 방법
KR102553030B1 (ko) * 2015-10-16 2023-07-06 삼성전자주식회사 재구성 가능한 배터리 팩의 수명 예측을 위한 배터리 관리 시스템 및 재구성 가능한 배터리 팩의 수명 예측 방법
CN105552341A (zh) * 2016-02-04 2016-05-04 苏州工业园区恒量咨询有限公司 一种电化学活性正极材料及其制备方法
CN116529978A (zh) * 2020-06-02 2023-08-01 茵范帝能源公司 大型电池管理系统

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013223423A (ja) * 2012-04-18 2013-10-28 Samsung Sdi Co Ltd バッテリーパック及びこれを備える電力供給装置
WO2020026058A1 (fr) * 2018-07-31 2020-02-06 株式会社半導体エネルギー研究所 Système et procédé de stockage d'énergie pour faire fonctionner un système de stockage d'énergie

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US12002960B2 (en) * 2023-10-25 2024-06-04 Contemporary Amperex Technology Co., Limited Battery pack and electric device

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