WO2023079220A1 - Monitoring cell voltages of a cell-based battery of a vehicle - Google Patents

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WO2023079220A1
WO2023079220A1 PCT/FR2022/051857 FR2022051857W WO2023079220A1 WO 2023079220 A1 WO2023079220 A1 WO 2023079220A1 FR 2022051857 W FR2022051857 W FR 2022051857W WO 2023079220 A1 WO2023079220 A1 WO 2023079220A1
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vehicle
voltages
maximum power
threshold
battery
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PCT/FR2022/051857
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French (fr)
Inventor
Olivier BALENGHIEN
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Psa Automobiles Sa
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/392—Determining battery ageing or deterioration, e.g. state of health
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/382—Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC
    • G01R31/3835—Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC involving only voltage measurements

Definitions

  • TITLE MONITORING THE VOLTAGES OF THE CELLS OF A CELLULAR VEHICLE BATTERY
  • the invention relates to vehicles comprising at least one cellular battery, and more specifically the monitoring within such vehicles of the voltages of the cells of such batteries.
  • Certain vehicles possibly of the automobile type, comprise a cellular battery, that is to say comprising at least two electric energy storage cells, possibly electrochemical (for example of the lithium-ion (or Li-ion) or Ni -Mh or Ni-Cd).
  • these cellular batteries are generally so-called “main” (or traction) batteries responsible for supplying electric current to an on-board network of their vehicle, via a converter, and an electric motor machine of the powertrain (or GMP) of their vehicle.
  • these cellular batteries could also be so-called “service” batteries of the very low voltage type (typically between 12 V and 48 V) and responsible for supplying electrical current to an on-board network of their vehicle in the absence of a main battery. (and therefore of an electric motor machine) or instead of or in addition to a main battery of their vehicle.
  • on-board network means an electrical power supply network to which are coupled electrical (or electronic) equipment (or components) consuming electrical energy and being “non-priority )” or “safe(s)” (and therefore priority(s)).
  • a cellular battery in a cellular battery at least one of the cells can sometimes be subject to an overvoltage or undervoltage during a recharging phase or a driving phase (possibly with regenerative braking).
  • the term “cell having an overvoltage” is understood here to mean a cell having a higher voltage than most of the other identical cells of its cellular battery, and therefore having a high probability of being subject to premature ageing.
  • the term “cell having an undervoltage” is understood here to mean a cell having a lower voltage than most of the other identical cells of its cellular battery, and therefore having a high probability of being the subject of a leak. 'electrolyte.
  • overvoltages and undervoltages are likely to reduce the life of the cells of the cellular battery, and can cause, when their duration is relatively long, damage which can be the cause of a fire in the vehicle and /or electrocution of passenger(s).
  • this solution significantly reduces the mileage of the vehicle and/or may require certain electrical functions to be operated in a degraded mode. , or even prevent the operation of certain functions, which can be dangerous when they are secure (and therefore have priority).
  • this solution may force certain electrical functions to operate in a degraded mode, or even prevent the operation of certain functions, which which can be dangerous when they are safe (and therefore a priority).
  • the object of the invention is therefore in particular to improve the situation. Presentation of the invention
  • a monitoring method intended to be implemented in a vehicle comprising a cellular battery having a current state of charge and comprising N electrical energy storage cells, with N>1, and N sensors determining respectively N voltages at the terminals of the N cells.
  • This monitoring method is characterized in that it comprises a step in which a minimum voltage and a maximum voltage are determined from among the N determined voltages, and, when a difference between these determined minimum and maximum voltages is greater than a first chosen threshold, a maximum power supplied or received by the cellular battery is limited.
  • the monitoring method according to the invention may comprise other characteristics which may be taken separately or in combination, and in particular:
  • the first threshold can be chosen according to the current state of charge
  • the first threshold can be chosen according to an interval to which the current state of charge belongs, this interval being chosen from among at least two predefined intervals;
  • the maximum power supplied or received can be limited when the difference is greater than the first threshold for a duration which is greater than a second threshold.
  • the second threshold can be between 1 s and 5 s;
  • the maximum power received can be limited to a first chosen value when the cellular battery is in a recharging phase, or the maximum power supplied can be limited to a second value when the vehicle is in a driving phase without regenerative braking, or else the maximum power received can be limited to a third value when the vehicle is in a driving phase with regenerative braking;
  • the maximum power supplied can be limited by causing the maximum power supplied to decrease in a first time interval down to the second value when the vehicle is in a rolling phase without regenerative braking, or else the maximum power received can be limited by causing the maximum power received to decrease in a second time interval down to the third value when the vehicle is in a driving phase with regenerative braking;
  • the invention also proposes a computer program product comprising a set of instructions which, when it is executed by processing means, is capable of implementing a monitoring method of the type presented above for monitoring voltages of a cellular battery fitted to a vehicle and comprising N electrical energy storage cells, with N>1, and N sensors respectively determining N voltages at the terminals of these N cells.
  • the invention also proposes a monitoring device intended to equip a vehicle comprising a cellular battery having a current state of charge and comprising N electrical energy storage cells, with N>1, and N sensors respectively determining N terminal voltages of these N cells.
  • This monitoring device is characterized in that it comprises at least one processor and at least one memory arranged to perform the operations consisting in determining among the N determined voltages a minimum voltage and a maximum voltage, and, when a difference between these determined minimum and maximum voltages is greater than a first chosen threshold, to require a limitation of a maximum power supplied or received by the cellular battery.
  • the invention also proposes a vehicle, optionally of the automobile type, and comprising a cellular battery having a current state of charge and comprising N electrical energy storage cells, with N>1, and N sensors respectively determining N voltages at the terminals of these N cells, and a monitoring device of the type presented above.
  • FIG. 1 schematically and functionally illustrates an embodiment of a vehicle comprising a GMP with an electric motor machine powered by a main cellular battery, and a monitoring device according to the invention
  • FIG. 2 schematically and functionally illustrates an embodiment of a battery computer comprising a monitoring device according to the invention
  • FIG. 3 schematically illustrates an example of an algorithm implementing a monitoring method according to the invention.
  • the purpose of the invention is in particular to propose a monitoring method, and an associated monitoring device DS, intended to allow the monitoring of voltages of electrical energy storage cells CE of a cellular battery BP equipping a vehicle V.
  • the vehicle V is of the automobile type. This is for example a car, as shown in Figure 1. But the invention is not limited to this type of vehicle. It concerns any type of vehicle comprising at least one rechargeable cellular battery (regardless of the mode). Thus, it concerns, for example, land vehicles (utility vehicles, motorhomes, minibuses, cars, trucks, motorcycles, road construction machinery, construction machinery, agricultural machinery, leisure machinery (snowmobile, kart), and caterpillar(s), for example), boats and aircraft.
  • land vehicles utility vehicles, motorhomes, minibuses, cars, trucks, motorcycles, road construction machinery, construction machinery, agricultural machinery, leisure machinery (snowmobile, kart), and caterpillar(s), for example
  • the vehicle V comprises a powertrain (or GMP) of the all-electric type (and therefore whose traction is ensured exclusively by at least an MME electric driving machine).
  • GMP could be of the hybrid type (thermal and electric) or purely thermal.
  • the monitored cellular battery BP is a main battery.
  • the monitored cellular battery could be a service battery (possibly rechargeable via a converter supplied with electrical energy by a main battery).
  • the cellular battery BP is a main battery rechargeable in mode 4.
  • the main cellular battery BP could be rechargeable in mode 2 or 3. It is recalled that in a mode 4 recharge, the main battery (to be recharged) is supplied directly with high direct current (typically 125 A or 250 A) under a low input voltage (typically 450 V) by a power source (via a charging socket), i.e. without conversion by a vehicle converter.
  • charging in mode 2 is done by coupling the vehicle's charging connector to a conventional wall socket, with a current generally between 8 A and 13 A, under an alternating voltage of 220 V AC
  • charging in mode 3 is done by coupling the vehicle's charging connector to a specific wall box (or “wallbox"), with a current generally between 16 A and 32 A, under an alternating voltage of 220 V AC, single-phase or three-phase.
  • the converter in mode 2 or 3 charging, it is the converter, which is temporarily coupled to the power source via the vehicle's charging connector, which supplies the main battery (to be charged) with direct current, after conversion AC/DC (for example from 220 V to 450 V).
  • FIG. 1 a vehicle V comprising an electric GMP transmission chain, an on-board network RB, a service battery BS, a main cell battery BP, a converter CV, and a monitoring device DS according to the 'invention.
  • the on-board network RB is an electrical power supply network to which electrical (or electronic) equipment (or components) that consume electrical energy are coupled.
  • the service battery BS is responsible for supplying electrical energy to the on-board network RB, in addition to (or possibly instead of) that provided by the converter CV powered by the main cellular battery BP.
  • this service battery BS can be arranged in the form of a battery of the very low voltage type (typically 12 V, 24 V or 48 V). It is rechargeable at least by the current converter CV. It is considered in what follows, by way of non-limiting example, that the service battery BS is of the 12 V Lithium-ion type.
  • the transmission chain has a GMP which is, here, purely electrical and therefore which comprises, in particular, an electric driving machine MME, a motor shaft AM, and a transmission shaft AT.
  • the term “electric drive machine” means an electric machine arranged so as to supply or recover torque to move the vehicle V.
  • the operation of the GMP is supervised by a supervision computer CS.
  • the driving machine MME (here an electric motor) is coupled to the main cellular battery BP, in order to be supplied with electrical energy, as well as possibly to supply this main cellular battery BP with electrical energy during regenerative braking. It is coupled to the motor shaft AM, to provide it with torque by rotational drive.
  • This motor shaft AM is here coupled to a reducer RD which is also coupled to the transmission shaft AT, itself coupled to a first train T1 (here of wheels), preferably via a differential D1.
  • This first train T1 is here located in the front part PVV of the vehicle V. But in a variant this first train T 1 could be the one which is here referenced T2 and which is located in the rear part PRV of the vehicle V.
  • the main cellular battery BP comprises N electrical energy storage cells CE, with N > 1.
  • N is equal to nine, but it can take any value greater than or equal to two.
  • the cells CE can optionally be grouped together in modules which are identical or different from each other.
  • the electrical energy storage cells CE can be electrochemical.
  • they can, for example, be of the lithium-ion (or Li-ion) or Ni-Mh or Ni-Cd type.
  • the main cellular battery BP is (here) suitable for recharging in mode 4. It is therefore rechargeable with high direct current (typically 125 A or 250 A) which comes directly from a power source (direct current) SA temporarily connected via a CR charging cable to a CN charging connector of the vehicle V, without conversion by the CV converter. But as indicated above it could be adapted to recharges in mode 2 or 3.
  • the main cellular battery BP can be of the low voltage type (typically 450 V by way of illustration). But it could be medium voltage or high voltage.
  • the N cells CE are respectively associated with N sensors (not shown) responsible for determining respectively N voltages at their terminals.
  • the converter CV is responsible during the driving phases of the vehicle V to convert part of the electric current stored in the main cellular battery BP to supply converted electric current, on the one hand, to the on-board network RB, and, on the other hand, the service battery BS (to recharge it).
  • main cellular battery BP is (here) associated with a battery box BB which notably comprises an isolation device, possible voltage/current measuring means (not shown), and a battery computer CB.
  • the isolation device is arranged in such a way as to isolate the main cellular battery BP from the converter CV and/or from the charging connector CN and/or from the prime mover MME if necessary.
  • the battery computer CB centralizes the current measurements and the voltage measurements (in particular those which are determined by the N sensors (associated respectively with the N cells CE) and monitored), and determines parameters of the main cellular battery BP as a function of these measurements, and in particular its internal resistance, its minimum voltage and its current state of charge (or SOC (“State Of Charge”)). Furthermore, the battery computer CB manages the recharges (here) in mode 4, in particular by exchanging information with the power source SA. It also exchanges information with the GMP's CS supervision computer. It will also be noted that in the example illustrated without limitation in FIG. 1, the vehicle V also comprises a distribution unit BD to which the service battery BS, the converter CV and the on-board network RB are coupled.
  • This distribution box BD is responsible for distributing in the on-board network RB the electrical energy stored in the service battery BS or produced by the converter CV, for supplying the electrical components (or equipment) coupled to the on-board network RB according to power supply requests received (notably from the GMP CS supervision computer).
  • the invention proposes in particular a monitoring method intended to allow monitoring of the voltages of the cells CE (here of the main cell battery BP).
  • This (monitoring) method can be implemented at least partially by the monitoring device DS (illustrated in FIGS. 1 and 2) which comprises for this purpose at least one processor PR1, for example of digital signal (or DSP (“ Digital Signal Processor”)), and at least one MD memory.
  • This monitoring device DS can therefore be produced in the form of a combination of electrical or electronic circuits or components (or “hardware”) and software modules (or “software”).
  • the memory MD is live in order to store instructions for the implementation by the processor PR1 of at least part of the monitoring method.
  • the processor PR1 can comprise integrated (or printed) circuits, or else several integrated (or printed) circuits connected by wired or wireless connections.
  • integrated (or printed) circuit is meant any type of device capable of performing at least one electrical or electronic operation.
  • the monitoring device DS forms part of the battery computer CB (and therefore of the battery box BB). But this is not mandatory. Indeed, the monitoring device DS could comprise its own dedicated computer, which is then coupled to the battery computer CB.
  • the (monitoring) method comprises a step 10-50 which is implemented in the vehicle V when the latter (V) is in a recharging phase (here of his main cellular battery BP) or in a driving phase with or without regenerative braking.
  • This implementation is preferably done periodically, for example according to a period of between 50 ms and 1 s. By way of illustrative example, this period may be equal to 100 ms.
  • the battery computer CB sends to the power source SA (via the connector CN and the charging cable CR) an initial current set point cci so that it supplies the vehicle V (to which it is temporarily coupled) with an initial charging current cri under a nominal voltage (for example 450 V).
  • This initial current setpoint cci is then representative of the maximum power that can be received by the main cellular battery BP in a recharging phase.
  • the maximum power that the main cellular battery BP can supply is defined in the vehicle V (for example at the level of the supervision computer CS).
  • the maximum power that the main cellular battery BP can receive by recovery of energy from braking.
  • one begins, in a sub-step 10, by determining among the N voltages (determined by the N sensors at the terminals of the N cells CE) a minimum voltage umin and a maximum voltage umax. It will be understood that the minimum voltage umin is the smallest of the N determined voltages, and the maximum voltage umax is the largest of the N determined voltages.
  • a substep 40 of step 10-50 when the difference d1 between the determined minimum umin and maximum umax voltages is greater than a first chosen threshold s1, one limits (the monitoring device DS requires a limitation of) the maximum power which is supplied by the main cellular battery BP (in a driving phase without regenerative braking) or received by the main cellular battery BP (in a recharging phase or a driving phase with regenerative braking).
  • the method then ends in a sub-step 50, and will be repeated, for example at the expiration of its possible implementation period.
  • the main cellular battery BP continues to be stressed but to a lesser extent. , and therefore we are sure that we will not aggravate the situation of (each) CE cell causing the problem. Furthermore, as the current state of charge ece of the main cellular battery BP is not modified, when the vehicle V has an all-electric type GMP and it is its main cellular battery BP which poses a problem, we do not does not reduce its mileage range and the limitation of the imposed maximum power is preferably chosen so as to make it possible to operate at least the safe (and therefore priority) electrical functions in a non-degraded mode.
  • the limitation of the maximum power imposed is preferably chosen so as to allow at least the electrical safety functions to operate. (and therefore priority) in a non-degraded mode.
  • the invention concerns both the driving phases (with or without regenerative braking) and the recharging phases. The invention also makes it possible to limit the deterioration of the CE cells, and therefore to reduce the probability of the occurrence of an incident (fire or electrocution) during a recharging or driving phase.
  • the limitation of the maximum power corresponds to a new dcc current setpoint which is transmitted (here) to the SA power source. It will also be noted that it is preferably the battery computer CB which is responsible for transmitting each new current setpoint ccn (lower than the previous current setpoint cci) to the power source SA, at the request of the monitoring device DS.
  • the processor PR1 and memory MD of the monitoring device DS which are arranged to carry out the operations consisting in determining among the N determined voltages the minimum voltages umin and maximum voltages umax, and, when the difference d1 between these voltages determined minimum umin and maximum umax is greater than the first chosen threshold s1, to require a limitation of the maximum power supplied or received by the cellular battery (here main BP).
  • one can choose the first threshold s1 according to the current state of charge ece.
  • the monitoring device DS can, for example, store a table of correspondence between states of charge and first threshold values s1. This correspondence table can be determined during the development phase of the vehicle V.
  • the monitoring device DS can, for example, determine by means of at least one mathematical formula the value of the first threshold s1 which corresponds to the current state of charge ece.
  • one can, for example, choose the first threshold s1 as a function of the interval to which the current state of charge belongs ece .
  • this interval is chosen from among at least two predefined intervals.
  • one can use three predefined intervals.
  • a first interval, to which a first first threshold s1 corresponds can, for example, correspond to a current state of charge between 0% of a maximum state of charge and 15% of this maximum state of charge
  • a second interval, to which a second first threshold s1 corresponds can, for example, correspond to a current state of charge comprised between 16% of the maximum state of charge and 90% of this maximum state of charge
  • a third interval to which a third first threshold s1 corresponds, may, for example, correspond to a current state of charge comprised between 91% of the maximum state of charge and 100% of this maximum state of charge.
  • predefined intervals can be used, and the number of predefined intervals can take any value greater than or equal to two.
  • the values of the various first thresholds s1 (such as the percentage values of the associated intervals, and their number) can be determined during the development phase of the vehicle V or of the cellular battery (here main BP).
  • one can choose first threshold values s1 comprised between 400 mV and 800 mV, and more preferably comprised between 500 mV and 700 mV.
  • one can limit the maximum power supplied or received when the difference d1 is greater than the first threshold s1 for a duration which is greater than a second threshold s2.
  • This option is intended to avoid taking into account punctually false or aberrant values of the voltages of the CE cells which would lead to very frequent and very brief limitations of the maximum powers.
  • the monitoring device DS waits until a period equal to the second threshold s2 has elapsed before to decide to limit the maximum power. During this waiting period equal to the second threshold s2, it (the monitoring device DS) continues to determine the differences d1 with the N new voltages received successively and to compare these successive differences d1 with the first threshold s1 chosen. In other words, the sub-steps 10 to 30 are repeated. maximum power is decided. On the other hand, if at the end of the waiting period equal to the second threshold s2 the difference d1 is still greater than the first chosen threshold s1, then one (the monitoring device DS) performs the sub-step 40 to determine a limitation of maximum power.
  • step 40 of step 10-50 on can use a second threshold s2 which is between 1 s and 5 s.
  • the second threshold s2 can be equal to 3 s.
  • one (the monitoring device DS) can:
  • one can choose a first value pmaxl which is between 40% and 60% of a maximum power corresponding to a recharge current maximum authorized at the moment in question and represented by the initial current set point cci.
  • the first value pmaxl can be equal to 50% of the maximum power corresponding to the maximum authorized charging current.
  • one can choose second pmax2 and third pmax3 values which are between 7 kW and 10 kW.
  • the second pmax2 and third pmax3 values can be equal to 8.5 kW.
  • one (the monitoring device DS) can limit:
  • the maximum power received by causing the maximum power received to decrease in a second time interval it2 down to the third value pmax3 when the vehicle V is in a driving phase with regenerative braking.
  • This option is intended to avoid having to subject the electrical components (or equipment) concerned to voltage gradients and voltage gradients. too strong current which could damage them.
  • one can choose first it1 and second it2 time intervals having durations between 30 s and 1.5 min.
  • the first it1 and second it2 time intervals can have durations equal to 1 min.
  • step 40 of step 10-50 when the difference d1 is greater than the first threshold s1, it (the monitoring device DS) can also, in addition to limiting the maximum power:
  • each fault code allows an after-sales service to determine the origin of each voltage problem having been the subject of a limitation of the maximum power. It will be noted that the fault code can also possibly be representative of the cell CE causing the problem, which can then facilitate the work of the technician in charge of the vehicle V in the after-sales service.
  • the user of the vehicle V can be informed by a service message (possibly dedicated to the voltage problem detected) which is displayed on at least one screen of the vehicle V (for example of the dashboard) or on the screen of a smart phone (or “smartphone”) of the user, and/or broadcast by at least one loudspeaker of the vehicle V or of this smart phone.
  • a service message possibly dedicated to the voltage problem detected
  • the monitoring device DS can then cancel the last limitation of the maximum power when a difference d1 becomes less than a third threshold s3 chosen (possibly different from the first threshold s1), preferably for a duration greater than a fourth threshold s4. This preference is intended to avoid taking into account values punctually false or aberrant CE cell voltages which would lead to very frequent and very brief cancellations of the maximum power limitations.
  • one can use a fourth threshold s4 which is between 1 s and 3 s.
  • the fourth threshold s4 can be equal to 2 s.
  • one can choose the third threshold s3 according to the current state of charge ece.
  • the monitoring device DS can, for example, store another table of correspondence between states of charge and third threshold values s3. This correspondence table can be determined during the development phase of the vehicle V.
  • the monitoring device DS can, for example, determine by means of at least one mathematical formula the value of the third threshold s3 which corresponds to the current state of charge ece.
  • one can, for example, choose the third threshold s3 according to the interval to which the current state of charge ece belongs. In this case, this interval is chosen from among at least two predefined intervals.
  • one can use three predefined intervals.
  • a first interval, to which a first third threshold s3 corresponds can, for example, correspond to a current state of charge comprised between 0% of a maximum state of charge and 15% of this maximum state of charge
  • a second interval, to which a second third threshold s3 corresponds can, for example, correspond to a current state of charge comprised between 16% of the maximum state of charge and 90% of this maximum state of charge
  • a third interval to which a third third threshold s3 corresponds, can, for example, correspond to a current state of charge comprised between 91% of the maximum state of charge and 100% of this maximum state of charge.
  • the values of the various third thresholds s3 can be determined during the development phase of the vehicle V or of the cellular battery (main BP here).
  • the monitoring device DS can use third threshold values s3 comprised between 40 mV and 120 mV.
  • the first third threshold s3 can be equal to 100 mV
  • the second third threshold s3 can be equal to 50 mV
  • the third third threshold s3 can be equal to 100 mV.
  • other third threshold values s3 can be used.
  • the monitoring device DS can wait until a period equal to the fourth threshold s4 has elapsed before deciding to cancel the last maximum power limitation.
  • this waiting period equal to the fourth threshold s4 it (the monitoring device DS) continues to determine the differences d1 with the N new voltages received successively and to compare these successive differences d1 with the third threshold s3 chosen. If during the waiting period equal to the fourth threshold s4 the difference d1 again becomes greater than the third threshold s3 chosen, then the last limitation of the maximum power is maintained. On the other hand, if at the end of the waiting period equal to the fourth threshold s4 the difference d1 is still less than the third threshold s3 chosen, then one (the monitoring device DS) cancels the last limitation of the maximum power.
  • the battery computer CB (or the computer dedicated to the monitoring device DS) can also comprise a mass memory MM1, in particular for the temporary storage of the values of the monitored voltages of the CE cells and the current state of charge ece and any intermediate data involved in all its calculations and processing.
  • this battery computer CB (or the dedicated computer of the monitoring device DS) can also comprise an input interface IE for receiving at least the values of the monitored voltages of the cells CE and of the state of charge being ece to use them in calculations or processing, possibly after having them shaped and/or demodulated and/or amplified, in a manner known per se, by means of a digital signal processor PR2.
  • this battery computer CB (or the dedicated computer of the monitoring device DS) can also comprise an output interface IS, in particular for delivering commands or maximum power limitation or maximum power limitation cancellation messages, or messages containing fault codes, or service messages for the user.
  • the invention also proposes a computer program product (or computer program) comprising a set of instructions which, when it is executed by processing means of the electronic circuit (or hardware) type, such as for example the processor PR1 is capable of implementing the monitoring method described above for monitoring voltages of a cellular battery (here main BP) fitted to the vehicle V and comprising N electrical energy storage cells CE, with
  • N N>1, and N sensors respectively determining N voltages at the terminals of these N cells.

Abstract

The invention relates to a method for monitoring voltages in a vehicle comprising a cell-based battery having a current state of charge and having N electrical energy storage cells, where N > 1, and N sensors respectively determining N voltages at the terminals of these N cells. This method comprises a step (10-50) of determining a minimum voltage and a maximum voltage among the N determined voltages, and, when a difference between these determined minimum and maximum voltages is greater than a first chosen threshold, limiting the maximum power supplied or received by the cell-based battery.

Description

DESCRIPTION DESCRIPTION
TITRE : SURVEILLANCE DES TENSIONS DES CELLULES D’UNE BATTERIE CELLULAIRE D’UN VÉHICULE TITLE: MONITORING THE VOLTAGES OF THE CELLS OF A CELLULAR VEHICLE BATTERY
La présente invention revendique la priorité de la demande française N°2111695 déposée le 04.11.2021 dont le contenu (texte, dessins et revendications) est ici incorporé par référence. The present invention claims the priority of French application No. 2111695 filed on 04.11.2021, the content of which (text, drawings and claims) is incorporated herein by reference.
Domaine technique de l’invention Technical field of the invention
L’invention concerne les véhicules comprenant au moins une batterie cellulaire, et plus précisément la surveillance au sein de tels véhicules des tensions des cellules de telles batteries. The invention relates to vehicles comprising at least one cellular battery, and more specifically the monitoring within such vehicles of the voltages of the cells of such batteries.
Etat de la technique State of the art
Certains véhicules, éventuellement de type automobile, comprennent une batterie cellulaire, c’est-à-dire comprenant au moins deux cellules de stockage d’énergie électrique, éventuellement électrochimiques (par exemple de type lithium-ion (ou Li-ion) ou Ni-Mh ou Ni-Cd). On notera que ces batteries cellulaires sont généralement des batteries dites « principales » (ou de traction) chargées d’alimenter en courant électrique un réseau de bord de leur véhicule, via un convertisseur, et une machine motrice électrique du groupe motopropulseur (ou GMP) de leur véhicule. Mais ces batteries cellulaires pourraient aussi être des batteries dites « de servitude » de type très basse tension (typiquement entre 12 V et 48 V) et chargées d’alimenter en courant électrique un réseau de bord de leur véhicule en l’absence de batterie principale (et donc de machine motrice électrique) ou bien à la place ou en complément d’une batterie principale de leur véhicule. Certain vehicles, possibly of the automobile type, comprise a cellular battery, that is to say comprising at least two electric energy storage cells, possibly electrochemical (for example of the lithium-ion (or Li-ion) or Ni -Mh or Ni-Cd). It should be noted that these cellular batteries are generally so-called "main" (or traction) batteries responsible for supplying electric current to an on-board network of their vehicle, via a converter, and an electric motor machine of the powertrain (or GMP) of their vehicle. But these cellular batteries could also be so-called "service" batteries of the very low voltage type (typically between 12 V and 48 V) and responsible for supplying electrical current to an on-board network of their vehicle in the absence of a main battery. (and therefore of an electric motor machine) or instead of or in addition to a main battery of their vehicle.
Dans ce qui suit et ce qui précède, on entend par « réseau de bord » un réseau d’alimentation électrique auquel sont couplés des équipements (ou organes) électriques (ou électroniques) consommant de l’énergie électrique et étant « non prioritaire(s) » ou « sécuritaire(s) » (et donc prioritaire(s)).In the following and the foregoing, the term "on-board network" means an electrical power supply network to which are coupled electrical (or electronic) equipment (or components) consuming electrical energy and being "non-priority )” or “safe(s)” (and therefore priority(s)).
Comme le sait l’homme de l’art, dans une batterie cellulaire l’une au moins des cellules peut parfois faire l’objet d’une surtension ou sous-tension lors d’une phase de recharge ou d’une phase de roulage (éventuellement avec un freinage récupératif). On entend ici par « cellule ayant une surtension » une cellule ayant une tension plus forte que la plupart des autres cellules identiques de sa batterie cellulaire, et donc ayant une forte probabilité de faire l’objet d’un vieillissement prématuré. Par ailleurs, on entend ici par « cellule ayant une sous-tension » une cellule ayant une tension plus faible que la plupart des autres cellules identiques de sa batterie cellulaire, et donc ayant une forte probabilité de faire l’objet d’une fuite d’électrolyte. As known to those skilled in the art, in a cellular battery at least one of the cells can sometimes be subject to an overvoltage or undervoltage during a recharging phase or a driving phase (possibly with regenerative braking). The term “cell having an overvoltage” is understood here to mean a cell having a higher voltage than most of the other identical cells of its cellular battery, and therefore having a high probability of being subject to premature ageing. Furthermore, the term "cell having an undervoltage" is understood here to mean a cell having a lower voltage than most of the other identical cells of its cellular battery, and therefore having a high probability of being the subject of a leak. 'electrolyte.
Ces surtensions et sous-tensions sont de nature à réduire la durée de vie des cellules de la batterie cellulaire, et peuvent provoquer, lorsque leur durée est relativement importante, des dégradations qui peuvent être à l’origine d’un incendie dans le véhicule et/ou d’une électrocution de passager(s). These overvoltages and undervoltages are likely to reduce the life of the cells of the cellular battery, and can cause, when their duration is relatively long, damage which can be the cause of a fire in the vehicle and /or electrocution of passenger(s).
Il a été proposé dans le document brevet US-A1 2020/0064411 de déterminer des informations représentatives d’un changement d’au moins un paramètre électrique de la batterie cellulaire annonciateur d’un endommagement ou dysfonctionnement potentiel. En présence d’un tel changement, on impose une décharge de la batterie cellulaire jusqu’à un état de charge sécuritaire. Cette décharge partielle permet certes de réduire l’état de charge global de la batterie cellulaire, mais elle ne garantit pas qu’une cellule posant problème fait partie de celles qui ont été déchargées et donc qu’elle sera moins sollicitée dans la phase de roulage en cours. En outre, cette solution de décharge ne concerne que les phases de roulage, et non pas les phases de recharge. Par ailleurs, lorsque le véhicule a un GMP de type tout électrique et que c’est sa batterie principale qui pose problème, cette solution réduit notablement l’autonomie kilométrique du véhicule et/ou peut contraindre à faire fonctionner certaines fonctions électriques dans un mode dégradé, voire empêcher le fonctionnement de certaines fonctions, ce qui peut s’avérer dangereux lorsqu’elles sont sécuritaires (et donc prioritaires). De même, lorsque le véhicule a un GMP de type purement thermique et que c’est sa batterie de servitude qui pose problème, cette solution peut contraindre à faire fonctionner certaines fonctions électriques dans un mode dégradé, voire empêcher le fonctionnement de certaines fonctions, ce qui peut s’avérer dangereux lorsqu’elles sont sécuritaires (et donc prioritaires). It was proposed in patent document US-A1 2020/0064411 to determine information representative of a change in at least one electrical parameter of the cellular battery announcing potential damage or malfunction. In the presence of such a change, the cellular battery is discharged to a safe state of charge. This partial discharge certainly makes it possible to reduce the overall state of charge of the cell battery, but it does not guarantee that a cell causing a problem is one of those which have been discharged and therefore that it will be less stressed during the driving phase. in progress. In addition, this discharge solution concerns only the driving phases, and not the recharging phases. Furthermore, when the vehicle has a powertrain of the all-electric type and it is its main battery that is the problem, this solution significantly reduces the mileage of the vehicle and/or may require certain electrical functions to be operated in a degraded mode. , or even prevent the operation of certain functions, which can be dangerous when they are secure (and therefore have priority). Similarly, when the vehicle has a purely thermal type GMP and it is its service battery that poses the problem, this solution may force certain electrical functions to operate in a degraded mode, or even prevent the operation of certain functions, which which can be dangerous when they are safe (and therefore a priority).
L’invention a donc notamment pour but d’améliorer la situation. Présentation de l’invention The object of the invention is therefore in particular to improve the situation. Presentation of the invention
Elle propose notamment à cet effet un procédé de surveillance destiné à être mis en œuvre dans un véhicule comprenant une batterie cellulaire ayant un état de charge en cours et comportant N cellules de stockage d’énergie électrique, avec N > 1 , et N capteurs déterminant respectivement N tensions aux bornes des N cellules. It proposes in particular for this purpose a monitoring method intended to be implemented in a vehicle comprising a cellular battery having a current state of charge and comprising N electrical energy storage cells, with N>1, and N sensors determining respectively N voltages at the terminals of the N cells.
Ce procédé de surveillance se caractérise par le fait qu’il comprend une étape dans laquelle on détermine parmi les N tensions déterminées une tension minimale et une tension maximale, et, lorsqu’une différence entre ces tensions minimale et maximale déterminées est supérieure à un premier seuil choisi, on limite une puissance maximale fournie ou reçue par la batterie cellulaire. This monitoring method is characterized in that it comprises a step in which a minimum voltage and a maximum voltage are determined from among the N determined voltages, and, when a difference between these determined minimum and maximum voltages is greater than a first chosen threshold, a maximum power supplied or received by the cellular battery is limited.
Ainsi, en cas de problème de tension détecté au niveau d’une cellule, on continue de solliciter la batterie cellulaire mais de façon moindre et sans modifier son état de charge en cours, et donc on est sûr que l’on ne va pas aggraver la situation de la cellule posant problème. Thus, in the event of a voltage problem detected at the level of a cell, we continue to request the cellular battery but in a lesser way and without modifying its current state of charge, and therefore we are sure that we will not aggravate the situation of the cell posing a problem.
Le procédé de surveillance selon l’invention peut comporter d’autres caractéristiques qui peuvent être prises séparément ou en combinaison, et notamment : The monitoring method according to the invention may comprise other characteristics which may be taken separately or in combination, and in particular:
- dans son étape on peut choisir le premier seuil en fonction de l’état de charge en cours ; - in its step, the first threshold can be chosen according to the current state of charge;
- dans son étape on peut choisir le premier seuil en fonction d’un intervalle auquel appartient l’état de charge en cours, cet intervalle étant choisi parmi au moins deux intervalles prédéfinis ; - in its step, the first threshold can be chosen according to an interval to which the current state of charge belongs, this interval being chosen from among at least two predefined intervals;
- dans son étape on peut limiter la puissance maximale fournie ou reçue lorsque la différence est supérieure au premier seuil pendant une durée qui est supérieure à un deuxième seuil. Par exemple, le deuxième seuil peut être compris entre 1 s et 5 s ; - In its step, the maximum power supplied or received can be limited when the difference is greater than the first threshold for a duration which is greater than a second threshold. For example, the second threshold can be between 1 s and 5 s;
- dans son étape soit on peut limiter la puissance maximale reçue à une première valeur choisie lorsque la batterie cellulaire est dans une phase de recharge, soit on peut limiter la puissance maximale fournie à une deuxième valeur lorsque le véhicule est dans une phase de roulage sans freinage récupératif, soit encore on peut limiter la puissance maximale reçue à une troisième valeur lorsque le véhicule est dans une phase de roulage avec freinage récupératif ; - en présence de la dernière option, dans son étape on peut limiter la puissance maximale fournie en faisant décroitre dans un premier intervalle de temps la puissance maximale fournie jusqu’à la deuxième valeur lorsque le véhicule est dans une phase de roulage sans freinage récupératif, ou bien on peut limiter la puissance maximale reçue en faisant décroitre dans un second intervalle de temps la puissance maximale reçue jusqu’à la troisième valeur lorsque le véhicule est dans une phase de roulage avec freinage récupératif ; - in its step, either the maximum power received can be limited to a first chosen value when the cellular battery is in a recharging phase, or the maximum power supplied can be limited to a second value when the vehicle is in a driving phase without regenerative braking, or else the maximum power received can be limited to a third value when the vehicle is in a driving phase with regenerative braking; - in the presence of the last option, in its step, the maximum power supplied can be limited by causing the maximum power supplied to decrease in a first time interval down to the second value when the vehicle is in a rolling phase without regenerative braking, or else the maximum power received can be limited by causing the maximum power received to decrease in a second time interval down to the third value when the vehicle is in a driving phase with regenerative braking;
- dans son étape, lorsque la différence est supérieure au premier seuil, on peut enregistrer dans au moins une mémoire du véhicule au moins un code défaut représentatif d’un problème de différence de tension détecté pendant une phase de recharge de la batterie cellulaire ou une phase de roulage et/ou on peut alerter un usager du véhicule d’un besoin de faire vérifier ce dernier dans un service après-vente. - in its step, when the difference is greater than the first threshold, it is possible to record in at least one memory of the vehicle at least one fault code representative of a voltage difference problem detected during a recharging phase of the cellular battery or a rolling phase and/or a user of the vehicle can be alerted to the need to have the latter checked in an after-sales service.
L’invention propose également un produit programme d’ordinateur comprenant un jeu d’instructions qui, lorsqu’il est exécuté par des moyens de traitement, est propre à mettre en œuvre un procédé de surveillance du type de celui présenté ci-avant pour surveiller des tensions d’une batterie cellulaire équipant un véhicule et comportant N cellules de stockage d’énergie électrique, avec N > 1 , et N capteurs déterminant respectivement N tensions aux bornes de ces N cellules. The invention also proposes a computer program product comprising a set of instructions which, when it is executed by processing means, is capable of implementing a monitoring method of the type presented above for monitoring voltages of a cellular battery fitted to a vehicle and comprising N electrical energy storage cells, with N>1, and N sensors respectively determining N voltages at the terminals of these N cells.
L’invention propose également un dispositif de surveillance destiné à équiper un véhicule comprenant une batterie cellulaire ayant un état de charge en cours et comportant N cellules de stockage d’énergie électrique, avec N > 1 , et N capteurs déterminant respectivement N tensions aux bornes de ces N cellules. Ce dispositif de surveillance se caractérise par le fait qu’il comprend au moins un processeur et au moins une mémoire agencés pour effectuer les opérations consistant à déterminer parmi les N tensions déterminées une tension minimale et une tension maximale, et, lorsqu’une différence entre ces tensions minimale et maximale déterminées est supérieure à un premier seuil choisi, à requérir une limitation d’une puissance maximale fournie ou reçue par la batterie cellulaire. The invention also proposes a monitoring device intended to equip a vehicle comprising a cellular battery having a current state of charge and comprising N electrical energy storage cells, with N>1, and N sensors respectively determining N terminal voltages of these N cells. This monitoring device is characterized in that it comprises at least one processor and at least one memory arranged to perform the operations consisting in determining among the N determined voltages a minimum voltage and a maximum voltage, and, when a difference between these determined minimum and maximum voltages is greater than a first chosen threshold, to require a limitation of a maximum power supplied or received by the cellular battery.
L’invention propose également un véhicule, éventuellement de type automobile, et comprenant une batterie cellulaire ayant un état de charge en cours et comportant N cellules de stockage d’énergie électrique, avec N > 1 , et N capteurs déterminant respectivement N tensions aux bornes de ces N cellules, et un dispositif de surveillance du type de celui présenté ci-avant. The invention also proposes a vehicle, optionally of the automobile type, and comprising a cellular battery having a current state of charge and comprising N electrical energy storage cells, with N>1, and N sensors respectively determining N voltages at the terminals of these N cells, and a monitoring device of the type presented above.
Brève description des figures Brief description of figures
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à l’examen de la description détaillée ci-après, et des dessins annexés, sur lesquels :Other characteristics and advantages of the invention will appear on examination of the detailed description below, and of the appended drawings, in which:
[Fig. 1] illustre schématiquement et fonctionnellement un exemple de réalisation d’un véhicule comprenant un GMP à machine motrice électrique alimentée par une batterie cellulaire principale, et un dispositif de surveillance selon l’invention, [Fig. 1] schematically and functionally illustrates an embodiment of a vehicle comprising a GMP with an electric motor machine powered by a main cellular battery, and a monitoring device according to the invention,
[Fig. 2] illustre schématiquement et fonctionnellement un exemple de réalisation d’un calculateur de batterie comportant un dispositif de surveillance selon l’invention, et [Fig. 2] schematically and functionally illustrates an embodiment of a battery computer comprising a monitoring device according to the invention, and
[Fig. 3] illustre schématiquement un exemple d’algorithme mettant en œuvre un procédé de surveillance selon l’invention. [Fig. 3] schematically illustrates an example of an algorithm implementing a monitoring method according to the invention.
Description détaillée de l’invention Detailed description of the invention
L’invention a notamment pour but de proposer un procédé de surveillance, et un dispositif de surveillance DS associé, destinés à permettre la surveillance de tensions de cellules CE de stockage d’énergie électrique d’une batterie cellulaire BP équipant un véhicule V. The purpose of the invention is in particular to propose a monitoring method, and an associated monitoring device DS, intended to allow the monitoring of voltages of electrical energy storage cells CE of a cellular battery BP equipping a vehicle V.
Dans ce qui suit, on considère, à titre d’exemple non limitatif, que le véhicule V est de type automobile. Il s’agit par exemple d’une voiture, comme illustré sur la figure 1 . Mais l’invention n’est pas limitée à ce type de véhicule. Elle concerne en effet tout type de véhicule comprenant au moins une batterie cellulaire rechargeable (quel qu’en soit le mode). Ainsi, elle concerne, par exemple, les véhicules terrestres (véhicules utilitaires, camping-cars, minibus, cars, camions, motocyclettes, engins de voirie, engins de chantier, engins agricoles, engins de loisir (motoneige, kart), et engins à chenille(s), par exemple), les bateaux et les aéronefs. In what follows, it is considered, by way of non-limiting example, that the vehicle V is of the automobile type. This is for example a car, as shown in Figure 1. But the invention is not limited to this type of vehicle. It concerns any type of vehicle comprising at least one rechargeable cellular battery (regardless of the mode). Thus, it concerns, for example, land vehicles (utility vehicles, motorhomes, minibuses, cars, trucks, motorcycles, road construction machinery, construction machinery, agricultural machinery, leisure machinery (snowmobile, kart), and caterpillar(s), for example), boats and aircraft.
Par ailleurs, on considère dans ce qui suit, à titre d’exemple non limitatif, que le véhicule V comprend un groupe motopropulseur (ou GMP) de type tout électrique (et donc dont la motricité est assurée exclusivement par au moins une machine motrice électrique MME). Mais le GMP pourrait être de type hybride (thermique et électrique) ou purement thermique. Furthermore, it is considered in what follows, by way of non-limiting example, that the vehicle V comprises a powertrain (or GMP) of the all-electric type (and therefore whose traction is ensured exclusively by at least an MME electric driving machine). But the GMP could be of the hybrid type (thermal and electric) or purely thermal.
De plus, on considère dans ce qui suit, à titre d’exemple non limitatif, que la batterie cellulaire BP surveillée est une batterie principale. Mais la batterie cellulaire surveillée pourrait être une batterie de servitude (éventuellement rechargeable via un convertisseur alimenté en énergie électrique par une batterie principale). In addition, it is considered in what follows, by way of non-limiting example, that the monitored cellular battery BP is a main battery. But the monitored cellular battery could be a service battery (possibly rechargeable via a converter supplied with electrical energy by a main battery).
Enfin, on considère dans ce qui suit, à titre d’exemple non limitatif, que la batterie cellulaire BP est une batterie principale rechargeable en mode 4. Mais la batterie cellulaire principale BP pourrait être rechargeable en mode 2 ou 3. Il est rappelé que dans une recharge en mode 4, la batterie principale (à recharger) est alimentée directement en courant continu élevé (typiquement 125 A ou 250 A) sous une tension d’entrée basse (typiquement 450 V) par une source d’alimentation (via une prise de recharge), c’est-à-dire sans conversion par un convertisseur du véhicule. Il est également rappelé qu’une recharge en mode 2 se fait par couplage du connecteur de recharge du véhicule à une prise électrique murale classique, avec un courant généralement compris entre 8 A et 13 A, sous une tension alternative de 220 V AC, et qu’une recharge en mode 3 se fait par couplage du connecteur de recharge du véhicule à un boîtier mural spécifique (ou « wallbox »), avec un courant généralement compris entre 16 A et 32 A, sous une tension alternative de 220 V AC, en monophasé ou triphasé. De plus, dans une recharge en mode 2 ou 3 c’est le convertisseur, qui est couplé temporairement à la source d’alimentation via le connecteur de recharge du véhicule, qui alimente la batterie principale (à recharger) en courant continu, après conversion AC/DC (par exemple de 220 V vers 450 V).Finally, it is considered in what follows, by way of non-limiting example, that the cellular battery BP is a main battery rechargeable in mode 4. But the main cellular battery BP could be rechargeable in mode 2 or 3. It is recalled that in a mode 4 recharge, the main battery (to be recharged) is supplied directly with high direct current (typically 125 A or 250 A) under a low input voltage (typically 450 V) by a power source (via a charging socket), i.e. without conversion by a vehicle converter. It is also recalled that charging in mode 2 is done by coupling the vehicle's charging connector to a conventional wall socket, with a current generally between 8 A and 13 A, under an alternating voltage of 220 V AC, and that charging in mode 3 is done by coupling the vehicle's charging connector to a specific wall box (or "wallbox"), with a current generally between 16 A and 32 A, under an alternating voltage of 220 V AC, single-phase or three-phase. In addition, in mode 2 or 3 charging, it is the converter, which is temporarily coupled to the power source via the vehicle's charging connector, which supplies the main battery (to be charged) with direct current, after conversion AC/DC (for example from 220 V to 450 V).
On a schématiquement représenté sur la figure 1 un véhicule V comprenant une chaîne de transmission à GMP électrique, un réseau de bord RB, une batterie de servitude BS, une batterie cellulaire principale BP, un convertisseur CV, et un dispositif de surveillance DS selon l’invention. There is schematically shown in Figure 1 a vehicle V comprising an electric GMP transmission chain, an on-board network RB, a service battery BS, a main cell battery BP, a converter CV, and a monitoring device DS according to the 'invention.
Le réseau de bord RB est un réseau d’alimentation électrique auquel sont couplés des équipements (ou organes) électriques (ou électroniques) qui consomment de l’énergie électrique. The on-board network RB is an electrical power supply network to which electrical (or electronic) equipment (or components) that consume electrical energy are coupled.
La batterie de servitude BS est chargée de fournir de l’énergie électrique au réseau de bord RB, en complément (ou éventuellement à la place) de celle fournie par le convertisseur CV alimenté par la batterie cellulaire principale BP. Par exemple, cette batterie de servitude BS peut être agencée sous la forme d’une batterie de type très basse tension (typiquement 12 V, 24 V ou 48 V). Elle est rechargeable au moins par le convertisseur de courant CV. On considère dans ce qui suit, à titre d’exemple non limitatif, que la batterie de servitude BS est de type Lithium-ion 12 V. The service battery BS is responsible for supplying electrical energy to the on-board network RB, in addition to (or possibly instead of) that provided by the converter CV powered by the main cellular battery BP. For example, this service battery BS can be arranged in the form of a battery of the very low voltage type (typically 12 V, 24 V or 48 V). It is rechargeable at least by the current converter CV. It is considered in what follows, by way of non-limiting example, that the service battery BS is of the 12 V Lithium-ion type.
La chaîne de transmission a un GMP qui est, ici, purement électrique et donc qui comprend, notamment, une machine motrice MME électrique, un arbre moteur AM, et un arbre de transmission AT. On entend ici par « machine motrice électrique » une machine électrique agencée de manière à fournir ou récupérer du couple pour déplacer le véhicule V. The transmission chain has a GMP which is, here, purely electrical and therefore which comprises, in particular, an electric driving machine MME, a motor shaft AM, and a transmission shaft AT. Here, the term “electric drive machine” means an electric machine arranged so as to supply or recover torque to move the vehicle V.
Le fonctionnement du GMP est supervisé par un calculateur de supervision CS. The operation of the GMP is supervised by a supervision computer CS.
La machine motrice MME (ici un moteur électrique) est couplée à la batterie cellulaire principale BP, afin d’être alimentée en énergie électrique, ainsi qu’éventuellement d’alimenter cette batterie cellulaire principale BP en énergie électrique lors d’un freinage récupératif. Elle est couplée à l’arbre moteur AM, pour lui fournir du couple par entraînement en rotation. Cet arbre moteur AM est ici couplé à un réducteur RD qui est aussi couplé à l’arbre de transmission AT, lui-même couplé à un premier train T1 (ici de roues), de préférence via un différentiel D1 . The driving machine MME (here an electric motor) is coupled to the main cellular battery BP, in order to be supplied with electrical energy, as well as possibly to supply this main cellular battery BP with electrical energy during regenerative braking. It is coupled to the motor shaft AM, to provide it with torque by rotational drive. This motor shaft AM is here coupled to a reducer RD which is also coupled to the transmission shaft AT, itself coupled to a first train T1 (here of wheels), preferably via a differential D1.
Ce premier train T1 est ici situé dans la partie avant PVV du véhicule V. Mais dans une variante ce premier train T 1 pourrait être celui qui est ici référencé T2 et qui est situé dans la partie arrière PRV du véhicule V. This first train T1 is here located in the front part PVV of the vehicle V. But in a variant this first train T 1 could be the one which is here referenced T2 and which is located in the rear part PRV of the vehicle V.
La batterie cellulaire principale BP comprend N cellules CE de stockage d’énergie électrique, avec N > 1. Ici N est égal à neuf, mais il peut prendre n’importe quelle valeur supérieure ou égale à deux. On notera que les cellules CE peuvent éventuellement être regroupées dans des modules identiques ou différents les uns des autres. The main cellular battery BP comprises N electrical energy storage cells CE, with N > 1. Here N is equal to nine, but it can take any value greater than or equal to two. It will be noted that the cells CE can optionally be grouped together in modules which are identical or different from each other.
Par exemple, les cellules de stockage d’énergie électrique CE peuvent être électrochimiques. Ainsi, elles peuvent, par exemple, être de type lithium-ion (ou Li-ion) ou Ni-Mh ou Ni-Cd. La batterie cellulaire principale BP est (ici) adaptée aux recharges en mode 4. Elle est donc rechargeable en courant continu élevé (typiquement 125 A ou 250 A) qui est issu directement d’une source d’alimentation (en courant continu) SA temporairement connectée via un câble de recharge CR à un connecteur de recharge CN du véhicule V, sans conversion par le convertisseur CV. Mais comme indiqué plus haut elle pourrait être adaptée aux recharges en mode 2 ou 3. For example, the electrical energy storage cells CE can be electrochemical. Thus, they can, for example, be of the lithium-ion (or Li-ion) or Ni-Mh or Ni-Cd type. The main cellular battery BP is (here) suitable for recharging in mode 4. It is therefore rechargeable with high direct current (typically 125 A or 250 A) which comes directly from a power source (direct current) SA temporarily connected via a CR charging cable to a CN charging connector of the vehicle V, without conversion by the CV converter. But as indicated above it could be adapted to recharges in mode 2 or 3.
Egalement par exemple, la batterie cellulaire principale BP peut être de type basse tension (typiquement 450 V à titre illustratif). Mais elle pourrait être de type moyenne tension ou haute tension. Also for example, the main cellular battery BP can be of the low voltage type (typically 450 V by way of illustration). But it could be medium voltage or high voltage.
Les N cellules CE sont associées respectivement à N capteurs (non illustrés) chargés de déterminer respectivement N tensions à leurs bornes. The N cells CE are respectively associated with N sensors (not shown) responsible for determining respectively N voltages at their terminals.
Le convertisseur CV est chargé pendant les phases de roulage du véhicule V de convertir une partie du courant électrique stocké dans la batterie cellulaire principale BP pour alimenter en courant électrique converti, d’une part, le réseau de bord RB, et, d’autre part, la batterie de servitude BS (pour la recharger). The converter CV is responsible during the driving phases of the vehicle V to convert part of the electric current stored in the main cellular battery BP to supply converted electric current, on the one hand, to the on-board network RB, and, on the other hand, the service battery BS (to recharge it).
Par ailleurs, la batterie cellulaire principale BP est (ici) associée à un boîtier de batterie BB qui comprend notamment un dispositif d’isolement, d’éventuels moyens de mesure de tension/courant (non illustrés), et un calculateur de batterie CB. Furthermore, the main cellular battery BP is (here) associated with a battery box BB which notably comprises an isolation device, possible voltage/current measuring means (not shown), and a battery computer CB.
Le dispositif d’isolement est agencé de manière à isoler en cas de besoin la batterie cellulaire principale BP du convertisseur CV et/ou du connecteur de recharge CN et/ou de la machine motrice MME. The isolation device is arranged in such a way as to isolate the main cellular battery BP from the converter CV and/or from the charging connector CN and/or from the prime mover MME if necessary.
Le calculateur de batterie CB centralise les mesures de courant et les mesures de tension (notamment celles qui sont déterminées par les N capteurs (associés respectivement aux N cellules CE) et surveillées), et détermine des paramètres de la batterie cellulaire principale BP en fonction de ces mesures, et notamment sa résistance interne, sa tension minimale et son état de charge en cours (ou SOC (« State Of Charge »)). Par ailleurs, le calculateur de batterie CB gère les recharges (ici) en mode 4, notamment en échangeant des informations avec la source d’alimentation SA. Il échange aussi des informations avec le calculateur de supervision CS du GMP. On notera également que dans l’exemple illustré non limitativement sur la figure 1 le véhicule V comprend aussi un boîtier de distribution BD auquel sont couplés la batterie de servitude BS, le convertisseur CV et le réseau de bord RB. Ce boîtier de distribution BD est chargé de distribuer dans le réseau de bord RB l’énergie électrique stockée dans la batterie de servitude BS ou produite par le convertisseur CV, pour l’alimentation des organes (ou équipements) électriques couplés au réseau de bord RB en fonction de demandes d’alimentation reçues (notamment du calculateur de supervision CS du GMP). The battery computer CB centralizes the current measurements and the voltage measurements (in particular those which are determined by the N sensors (associated respectively with the N cells CE) and monitored), and determines parameters of the main cellular battery BP as a function of these measurements, and in particular its internal resistance, its minimum voltage and its current state of charge (or SOC (“State Of Charge”)). Furthermore, the battery computer CB manages the recharges (here) in mode 4, in particular by exchanging information with the power source SA. It also exchanges information with the GMP's CS supervision computer. It will also be noted that in the example illustrated without limitation in FIG. 1, the vehicle V also comprises a distribution unit BD to which the service battery BS, the converter CV and the on-board network RB are coupled. This distribution box BD is responsible for distributing in the on-board network RB the electrical energy stored in the service battery BS or produced by the converter CV, for supplying the electrical components (or equipment) coupled to the on-board network RB according to power supply requests received (notably from the GMP CS supervision computer).
Comme évoqué plus haut, l’invention propose notamment un procédé de surveillance destiné à permettre la surveillance des tensions des cellules CE (ici de la batterie cellulaire principale BP). As mentioned above, the invention proposes in particular a monitoring method intended to allow monitoring of the voltages of the cells CE (here of the main cell battery BP).
Ce procédé (de surveillance) peut être mis en œuvre au moins partiellement par le dispositif de surveillance DS (illustré sur les figures 1 et 2) qui comprend à cet effet au moins un processeur PR1 , par exemple de signal numérique (ou DSP (« Digital Signal Processor »)), et au moins une mémoire MD. Ce dispositif de surveillance DS peut donc être réalisé sous la forme d’une combinaison de circuits ou composants électriques ou électroniques (ou « hardware ») et de modules logiciels (ou « software »). This (monitoring) method can be implemented at least partially by the monitoring device DS (illustrated in FIGS. 1 and 2) which comprises for this purpose at least one processor PR1, for example of digital signal (or DSP (“ Digital Signal Processor”)), and at least one MD memory. This monitoring device DS can therefore be produced in the form of a combination of electrical or electronic circuits or components (or “hardware”) and software modules (or “software”).
La mémoire MD est vive afin de stocker des instructions pour la mise en œuvre par le processeur PR1 d’une partie au moins du procédé de surveillance. Le processeur PR1 peut comprendre des circuits intégrés (ou imprimés), ou bien plusieurs circuits intégrés (ou imprimés) reliés par des connections filaires ou non filaires. On entend par circuit intégré (ou imprimé) tout type de dispositif apte à effectuer au moins une opération électrique ou électronique. The memory MD is live in order to store instructions for the implementation by the processor PR1 of at least part of the monitoring method. The processor PR1 can comprise integrated (or printed) circuits, or else several integrated (or printed) circuits connected by wired or wireless connections. By integrated (or printed) circuit is meant any type of device capable of performing at least one electrical or electronic operation.
Dans l’exemple illustré non limitativement sur les figures 1 et 2, le dispositif de surveillance DS fait partie du calculateur de batterie CB (et donc du boîtier de batterie BB). Mais cela n’est pas obligatoire. En effet, le dispositif de surveillance DS pourrait comprendre son propre calculateur dédié, lequel est alors couplé au calculateur de batterie CB. In the example illustrated without limitation in FIGS. 1 and 2, the monitoring device DS forms part of the battery computer CB (and therefore of the battery box BB). But this is not mandatory. Indeed, the monitoring device DS could comprise its own dedicated computer, which is then coupled to the battery computer CB.
Comme illustré non limitativement sur la figure 3, le procédé (de surveillance), selon l’invention, comprend une étape 10-50 qui est mise en œuvre dans le véhicule V lorsque ce dernier (V) est dans une phase de recharge (ici de sa batterie cellulaire principale BP) ou dans une phase de roulage avec ou sans freinage récupératif. Cette mise en œuvre se fait de préférence de façon périodique, par exemple selon une période comprise entre 50 ms et 1 s. A titre d’exemple illustratif, cette période peut être égale à 100 ms. As illustrated without limitation in FIG. 3, the (monitoring) method, according to the invention, comprises a step 10-50 which is implemented in the vehicle V when the latter (V) is in a recharging phase (here of his main cellular battery BP) or in a driving phase with or without regenerative braking. This implementation is preferably done periodically, for example according to a period of between 50 ms and 1 s. By way of illustrative example, this period may be equal to 100 ms.
On notera qu’au début d’une phase de recharge en mode 4 le calculateur de batterie CB adresse à la source d’alimentation SA (via le connecteur CN et le câble de recharge CR) une consigne de courant initiale cci afin qu’elle fournisse au véhicule V (auquel elle est temporairement couplée) un courant de recharge initial cri sous une tension nominale (par exemple 450 V). Cette consigne de courant initiale cci est alors représentative de la puissance maximale qui peut être reçue par la batterie cellulaire principale BP dans une phase de recharge.It will be noted that at the start of a charging phase in mode 4, the battery computer CB sends to the power source SA (via the connector CN and the charging cable CR) an initial current set point cci so that it supplies the vehicle V (to which it is temporarily coupled) with an initial charging current cri under a nominal voltage (for example 450 V). This initial current setpoint cci is then representative of the maximum power that can be received by the main cellular battery BP in a recharging phase.
Par ailleurs, à chaque instant d’une phase de roulage sans freinage récupératif on définit dans le véhicule V (par exemple au niveau du calculateur de supervision CS) la puissance maximale que la batterie cellulaire principale BP peut fournir. De même, à chaque instant d’une phase de roulage avec freinage récupératif on définit dans le véhicule V (par exemple au niveau du calculateur de supervision CS) la puissance maximale que la batterie cellulaire principale BP peut recevoir par récupération de l’énergie de freinage. Furthermore, at each instant of a driving phase without regenerative braking, the maximum power that the main cellular battery BP can supply is defined in the vehicle V (for example at the level of the supervision computer CS). Similarly, at each instant of a driving phase with regenerative braking, the maximum power that the main cellular battery BP can receive by recovery of energy from braking.
Dans l’étape 10-50 du procédé, on (le dispositif de surveillance DS) commence, dans une sous-étape 10, par déterminer parmi les N tensions (déterminées par les N capteurs aux bornes des N cellules CE) une tension minimale umin et une tension maximale umax. On comprendra que la tension minimale umin est la plus petite des N tensions déterminées, et la tension maximale umax est la plus grande des N tensions déterminées. In step 10-50 of the method, one (the monitoring device DS) begins, in a sub-step 10, by determining among the N voltages (determined by the N sensors at the terminals of the N cells CE) a minimum voltage umin and a maximum voltage umax. It will be understood that the minimum voltage umin is the smallest of the N determined voltages, and the maximum voltage umax is the largest of the N determined voltages.
Dans une sous-étape 40 de l’étape 10-50, lorsque la différence d1 entre les tensions minimale umin et maximale umax déterminées est supérieure à un premier seuil s1 choisi, on limite (le dispositif de surveillance DS requiert une limitation de) la puissance maximale qui est fournie par la batterie cellulaire principale BP (dans une phase de roulage sans freinage récupératif) ou reçue par la batterie cellulaire principale BP (dans une phase de recharge ou une phase de roulage avec freinage récupératif). In a substep 40 of step 10-50, when the difference d1 between the determined minimum umin and maximum umax voltages is greater than a first chosen threshold s1, one limits (the monitoring device DS requires a limitation of) the maximum power which is supplied by the main cellular battery BP (in a driving phase without regenerative braking) or received by the main cellular battery BP (in a recharging phase or a driving phase with regenerative braking).
Par exemple, on (le dispositif de surveillance DS) peut effectuer dans une sous- étape 20 la soustraction entre umin et umax pour déterminer la différence d1 (= umax - umin), puis on (le dispositif de surveillance DS) peut effectuer dans une sous-étape 30 la comparaison entre la différence d1 et le premier seuil s1 . Si la différence d1 est supérieure au premier seuil s1 (d1 > s1 ), on (le dispositif de surveillance DS) limite la puissance maximale qui est fournie ou reçue par la batterie cellulaire principale BP dans la sous-étape 40. Le procédé se termine alors dans une sous-étape 50, et sera réitéré, par exemple à l’expiration de son éventuelle période de mise en œuvre. En revanche, si la différence d1 est inférieure ou égale au premier seuil s1 (d1 < s1 ), on (le dispositif de surveillance DS) ne requiert aucune limitation de la puissance maximale fournie ou reçue par la batterie cellulaire principale BP. Le procédé se termine alors dans une sous-étape 50, et sera réitéré, par exemple à l’expiration de son éventuelle période de mise en œuvre. For example, one (the monitoring device DS) can perform in a sub-step 20 the subtraction between umin and umax to determine the difference d1 (= umax - umin), then one (the monitoring device DS) can perform in a sub-step 30 the comparison between the difference d1 and the first threshold s1. If the difference d1 is greater than the first threshold s1 (d1>s1), one (the monitoring device DS) limits the maximum power which is supplied or received by the main cellular battery BP in the sub-step 40. The method ends then in a sub-step 50, and will be reiterated, for example at the expiration of its possible implementation period. On the other hand, if the difference d1 is less than or equal to the first threshold s1 (d1<s1), on (the monitoring device DS) does not require any limitation of the maximum power supplied or received by the main cellular battery BP. The method then ends in a sub-step 50, and will be repeated, for example at the expiration of its possible implementation period.
Grâce à cette limitation de la puissance maximale fournie ou reçue par la batterie cellulaire principale BP en cas de problème de tension détecté au niveau de l’une au moins des N cellules CE, on continue de solliciter la batterie cellulaire principale BP mais de façon moindre, et donc on est sûr que l’on ne va pas aggraver la situation de la (chaque) cellule CE posant problème. En outre, comme on ne modifie pas l’état de charge en cours ece de la batterie cellulaire principale BP, lorsque le véhicule V a un GMP de type tout électrique et que c’est sa batterie cellulaire principale BP qui pose problème, on ne réduit pas son autonomie kilométrique et la limitation de la puissance maximale imposée est préférentiellement choisie de manière à permettre de faire fonctionner au moins les fonctions électriques sécuritaires (et donc prioritaires) dans un mode non dégradé. De même, lorsque le véhicule a un GMP de type purement thermique et que c’est sa batterie cellulaire de servitude qui pose problème, la limitation de la puissance maximale imposée est préférentiellement choisie de manière à permettre de faire fonctionner au moins les fonctions électriques sécuritaires (et donc prioritaires) dans un mode non dégradé. De plus, l’invention concerne aussi bien les phases de roulage (avec ou sans freinage récupératif) que les phases de recharge. L’invention permet aussi de limiter la détérioration des cellules CE, et donc de diminuer la probabilité de survenue d’un incident (incendie ou électrocution) dans une phase de recharge ou de roulage. Thanks to this limitation of the maximum power supplied or received by the main cellular battery BP in the event of a voltage problem detected at the level of at least one of the N cells CE, the main cellular battery BP continues to be stressed but to a lesser extent. , and therefore we are sure that we will not aggravate the situation of (each) CE cell causing the problem. Furthermore, as the current state of charge ece of the main cellular battery BP is not modified, when the vehicle V has an all-electric type GMP and it is its main cellular battery BP which poses a problem, we do not does not reduce its mileage range and the limitation of the imposed maximum power is preferably chosen so as to make it possible to operate at least the safe (and therefore priority) electrical functions in a non-degraded mode. Similarly, when the vehicle has a powertrain of the purely thermal type and it is its service cell battery that poses a problem, the limitation of the maximum power imposed is preferably chosen so as to allow at least the electrical safety functions to operate. (and therefore priority) in a non-degraded mode. In addition, the invention concerns both the driving phases (with or without regenerative braking) and the recharging phases. The invention also makes it possible to limit the deterioration of the CE cells, and therefore to reduce the probability of the occurrence of an incident (fire or electrocution) during a recharging or driving phase.
On notera qu’en cas de problème de tension détecté pendant une phase de recharge, la limitation de la puissance maximale correspond à une nouvelle consigne de courant ccn qui est transmise (ici) à la source d’alimentation SA. On notera également que c’est de préférence le calculateur de batterie CB qui se charge de transmettre chaque nouvelle consigne de courant ccn (inférieure à la consigne de courant précédente cci) à la source d’alimentation SA, à la demande du dispositif de surveillance DS. It should be noted that in the event of a voltage problem detected during a phase of charging, the limitation of the maximum power corresponds to a new dcc current setpoint which is transmitted (here) to the SA power source. It will also be noted that it is preferably the battery computer CB which is responsible for transmitting each new current setpoint ccn (lower than the previous current setpoint cci) to the power source SA, at the request of the monitoring device DS.
On comprendra que ce sont au moins les processeur PR1 et mémoire MD du dispositif de surveillance DS qui sont agencés pour effectuer les opérations consistant à déterminer parmi les N tensions déterminées les tensions minimale umin et maximale umax, et, lorsque la différence d1 entre ces tensions minimale umin et maximale umax déterminées est supérieure au premier seuil s1 choisi, à requérir une limitation de la puissance maximale fournie ou reçue par la batterie cellulaire (ici principale BP). It will be understood that it is at least the processor PR1 and memory MD of the monitoring device DS which are arranged to carry out the operations consisting in determining among the N determined voltages the minimum voltages umin and maximum voltages umax, and, when the difference d1 between these voltages determined minimum umin and maximum umax is greater than the first chosen threshold s1, to require a limitation of the maximum power supplied or received by the cellular battery (here main BP).
Par exemple, dans la sous-étape 40 de l’étape 10-50 on (le dispositif de surveillance DS) peut choisir le premier seuil s1 en fonction de l’état de charge en cours ece. Pour ce faire, le dispositif de surveillance DS peut, par exemple, stocker une table de correspondance entre des états de charge et des valeurs de premier seuil s1. Cette table de correspondance peut être déterminée pendant la phase de mise au point du véhicule V. En variante, le dispositif de surveillance DS peut, par exemple, déterminer au moyen d’au moins une formule mathématique la valeur du premier seuil s1 qui correspond à l’état de charge en cours ece. For example, in sub-step 40 of step 10-50 one (the monitoring device DS) can choose the first threshold s1 according to the current state of charge ece. To do this, the monitoring device DS can, for example, store a table of correspondence between states of charge and first threshold values s1. This correspondence table can be determined during the development phase of the vehicle V. As a variant, the monitoring device DS can, for example, determine by means of at least one mathematical formula the value of the first threshold s1 which corresponds to the current state of charge ece.
En variante, dans la sous-étape 40 de l’étape 10-50 on (le dispositif de surveillance DS) peut, par exemple, choisir le premier seuil s1 en fonction de l’intervalle auquel appartient l’état de charge en cours ece. Dans ce cas, cet intervalle est choisi parmi au moins deux intervalles prédéfinis. Alternatively, in sub-step 40 of step 10-50 one (the monitoring device DS) can, for example, choose the first threshold s1 as a function of the interval to which the current state of charge belongs ece . In this case, this interval is chosen from among at least two predefined intervals.
Par exemple, on (le dispositif de surveillance DS) peut utiliser trois intervalles prédéfinis. Dans ce cas, un premier intervalle, auquel correspond un premier premier seuil s1 , peut, par exemple, correspondre à un état de charge en cours compris entre 0% d’un état de charge maximal et 15% de cet état de charge maximal, un deuxième intervalle, auquel correspond un deuxième premier seuil s1 , peut, par exemple, correspondre à un état de charge en cours compris entre 16% de l’état de charge maximal et 90% de cet état de charge maximal, et un troisième intervalle, auquel correspond un troisième premier seuil s1 , peut, par exemple, correspondre à un état de charge en cours compris entre 91 % de l’état de charge maximal et 100% de cet état de charge maximal. Mais d’autres valeurs d’intervalles prédéfinis peuvent être utilisées, et le nombre d’intervalles prédéfinis peut prendre n’importe quelle valeur supérieure ou égale à deux. Par ailleurs, les valeurs des différents premiers seuils s1 (comme les valeurs de pourcentage des intervalles associés, et leur nombre) peuvent être déterminés pendant la phase de mise au point du véhicule V ou de la batterie cellulaire (ici principale BP). For example, one (the monitor DS) can use three predefined intervals. In this case, a first interval, to which a first first threshold s1 corresponds, can, for example, correspond to a current state of charge between 0% of a maximum state of charge and 15% of this maximum state of charge, a second interval, to which a second first threshold s1 corresponds, can, for example, correspond to a current state of charge comprised between 16% of the maximum state of charge and 90% of this maximum state of charge, and a third interval , to which a third first threshold s1 corresponds, may, for example, correspond to a current state of charge comprised between 91% of the maximum state of charge and 100% of this maximum state of charge. But other values of predefined intervals can be used, and the number of predefined intervals can take any value greater than or equal to two. Furthermore, the values of the various first thresholds s1 (such as the percentage values of the associated intervals, and their number) can be determined during the development phase of the vehicle V or of the cellular battery (here main BP).
Par exemple, on (le dispositif de surveillance DS) peut choisir des valeurs de premier seuil s1 comprises entre 400 mV et 800 mV, et plus préférentiellement comprises entre 500 mV et 700 mV. For example, one (the monitoring device DS) can choose first threshold values s1 comprised between 400 mV and 800 mV, and more preferably comprised between 500 mV and 700 mV.
Egalement par exemple, dans la sous-étape 40 de l’étape 10-50 on (le dispositif de surveillance DS) peut limiter la puissance maximale fournie ou reçue lorsque la différence d1 est supérieure au premier seuil s1 pendant une durée qui est supérieure à un deuxième seuil s2. Cette option est destinée à éviter de prendre en compte des valeurs ponctuellement fausses ou aberrantes des tensions des cellules CE qui entraîneraient des limitations très fréquentes et très brèves des puissances maximales. Also for example, in sub-step 40 of step 10-50 one (the monitoring device DS) can limit the maximum power supplied or received when the difference d1 is greater than the first threshold s1 for a duration which is greater than a second threshold s2. This option is intended to avoid taking into account punctually false or aberrant values of the voltages of the CE cells which would lead to very frequent and very brief limitations of the maximum powers.
En présence de cette option, lorsque dans la sous-étape 40 la différence d1 est supérieure au premier seuil s1 choisi pour la première fois, on (le dispositif de surveillance DS) attend qu’une durée égale au deuxième seuil s2 se soit écoulée avant de décider de limiter la puissance maximale. Pendant cette durée d’attente égale au deuxième seuil s2, on (le dispositif de surveillance DS) continue de déterminer les différences d1 avec les N nouvelles tensions reçues successivement et de comparer ces différences d1 successives au premier seuil s1 choisi. En d’autres termes, on réitère les sous-étapes 10 à 30. Si pendant la durée d’attente égale au deuxième seuil s2 la différence d1 redevient inférieure au premier seuil s1 choisi, alors le procédé peut se terminer sans qu’une limitation de la puissance maximale soit décidée. En revanche, si à l’expiration de la durée d’attente égale au deuxième seuil s2 la différence d1 est toujours supérieure au premier seuil s1 choisi, alors on (le dispositif de surveillance DS) effectue la sous-étape 40 pour déterminer une limitation de la puissance maximale. In the presence of this option, when in sub-step 40 the difference d1 is greater than the first threshold s1 chosen for the first time, one (the monitoring device DS) waits until a period equal to the second threshold s2 has elapsed before to decide to limit the maximum power. During this waiting period equal to the second threshold s2, it (the monitoring device DS) continues to determine the differences d1 with the N new voltages received successively and to compare these successive differences d1 with the first threshold s1 chosen. In other words, the sub-steps 10 to 30 are repeated. maximum power is decided. On the other hand, if at the end of the waiting period equal to the second threshold s2 the difference d1 is still greater than the first chosen threshold s1, then one (the monitoring device DS) performs the sub-step 40 to determine a limitation of maximum power.
Par exemple, dans la sous-étape 40 de l’étape 10-50 on (le dispositif de surveillance DS) peut utiliser un deuxième seuil s2 qui est compris entre 1 s et 5 s. A titre d’exemple purement illustratif, le deuxième seuil s2 peut être égal à 3 s. For example, in substep 40 of step 10-50 on (the device for monitoring DS) can use a second threshold s2 which is between 1 s and 5 s. By way of purely illustrative example, the second threshold s2 can be equal to 3 s.
On notera que dans la sous-étape 40 de l’étape 10-50 on (le dispositif de surveillance DS) peut : It will be noted that in sub-step 40 of step 10-50 one (the monitoring device DS) can:
- soit limiter la puissance maximale reçue à une première valeur pmaxl choisie lorsque la batterie cellulaire (ici principale BP) est dans une phase de recharge,- either limit the maximum power received to a first value pmaxl chosen when the cellular battery (here main BP) is in a recharging phase,
- soit limiter la puissance maximale fournie à une deuxième valeur pmax2 lorsque le véhicule V est dans une phase de roulage sans freinage récupératif,- either limit the maximum power supplied to a second value pmax2 when the vehicle V is in a driving phase without regenerative braking,
- soit encore limiter la puissance maximale reçue à une troisième valeur pmax3 lorsque le véhicule V est dans une phase de roulage avec freinage récupératif. Par exemple, dans la sous-étape 40 de l’étape 10-50 on (le dispositif de surveillance DS) peut choisir une première valeur pmaxl qui est comprise entre 40% et 60% d’une puissance maximale correspondant à un courant de recharge maximal autorisé à l’instant considéré et représenté par la consigne de courant initiale cci. A titre d’exemple purement illustratif, la première valeur pmaxl peut être égale à 50% de la puissance maximale correspondant au courant de recharge maximal autorisé. or even limit the maximum power received to a third value pmax3 when the vehicle V is in a driving phase with regenerative braking. For example, in substep 40 of step 10-50 one (the monitoring device DS) can choose a first value pmaxl which is between 40% and 60% of a maximum power corresponding to a recharge current maximum authorized at the moment in question and represented by the initial current set point cci. By way of purely illustrative example, the first value pmaxl can be equal to 50% of the maximum power corresponding to the maximum authorized charging current.
Egalement par exemple, dans la sous-étape 40 de l’étape 10-50 on (le dispositif de surveillance DS) peut choisir des deuxième pmax2 et troisième pmax3 valeurs qui sont comprises entre 7 kW et 10 kW. A titre d’exemple purement illustratif, les deuxième pmax2 et troisième pmax3 valeurs peuvent être égales à 8,5 kW. Also for example, in sub-step 40 of step 10-50 one (the monitoring device DS) can choose second pmax2 and third pmax3 values which are between 7 kW and 10 kW. By way of purely illustrative example, the second pmax2 and third pmax3 values can be equal to 8.5 kW.
Egalement par exemple, dans la sous-étape 40 de l’étape 10-50 on (le dispositif de surveillance DS) peut limiter : Also for example, in sub-step 40 of step 10-50 one (the monitoring device DS) can limit:
- la puissance maximale fournie en faisant décroitre dans un premier intervalle de temps it1 la puissance maximale fournie jusqu’à la deuxième valeur pmax2 lorsque le véhicule V est dans une phase de roulage sans freinage récupératif, ou - the maximum power supplied by decreasing in a first time interval it1 the maximum power supplied down to the second value pmax2 when the vehicle V is in a driving phase without regenerative braking, or
- la puissance maximale reçue en faisant décroitre dans un second intervalle de temps it2 la puissance maximale reçue jusqu’à la troisième valeur pmax3 lorsque le véhicule V est dans une phase de roulage avec freinage récupératif. Cette option est destinée à éviter d’avoir à faire subir aux composants (ou équipements) électriques concernés des gradients de tension et gradient de courant trop forts qui pourraient les endommager. the maximum power received by causing the maximum power received to decrease in a second time interval it2 down to the third value pmax3 when the vehicle V is in a driving phase with regenerative braking. This option is intended to avoid having to subject the electrical components (or equipment) concerned to voltage gradients and voltage gradients. too strong current which could damage them.
Par exemple, dans la sous-étape 40 de l’étape 10-50 on (le dispositif de surveillance DS) peut choisir des premier it1 et second it2 intervalles de temps ayant des durées comprises entre 30 s et 1 ,5 mn. A titre d’exemple purement illustratif, les premier it1 et second it2 intervalles de temps peuvent avoir des durées égales à 1 mn. For example, in sub-step 40 of step 10-50 one (the monitoring device DS) can choose first it1 and second it2 time intervals having durations between 30 s and 1.5 min. By way of purely illustrative example, the first it1 and second it2 time intervals can have durations equal to 1 min.
On notera également que dans la sous-étape 40 de l’étape 10-50, lorsque la différence d1 est supérieure au premier seuil s1 , on (le dispositif de surveillance DS) peut aussi, en complément de la limitation de la puissance maximale :It will also be noted that in sub-step 40 of step 10-50, when the difference d1 is greater than the first threshold s1, it (the monitoring device DS) can also, in addition to limiting the maximum power:
- enregistrer dans au moins une mémoire du véhicule V au moins un code défaut qui est représentatif d’un problème de différence de tension détecté pendant une phase de recharge de la batterie cellulaire (ici principale BP) ou une phase de roulage, et/ou - save in at least one memory of the vehicle V at least one fault code which is representative of a voltage difference problem detected during a recharging phase of the cellular battery (here main BP) or a driving phase, and/or
- alerter un usager du véhicule V d’un besoin de faire vérifier ce dernier (V) dans un service après-vente. - alert a user of the vehicle V of a need to have the latter (V) checked in an after-sales service.
L’enregistrement de chaque code défaut permet dans un service après-vente de déterminer l’origine de chaque problème de tension ayant fait l’objet d’une limitation de la puissance maximale. On notera que le code défaut peut être aussi éventuellement représentatif de la cellule CE posant problème, ce qui peut alors faciliter le travail du technicien en charge du véhicule V dans le service après-vente. The recording of each fault code allows an after-sales service to determine the origin of each voltage problem having been the subject of a limitation of the maximum power. It will be noted that the fault code can also possibly be representative of the cell CE causing the problem, which can then facilitate the work of the technician in charge of the vehicle V in the after-sales service.
L’usager du véhicule V peut être informé par un message de service (éventuellement dédié au problème de tension détecté) qui est affiché sur au moins un écran du véhicule V (par exemple du tableau de bord) ou sur l’écran d’un téléphone intelligent (ou « smartphone ») de l’usager, et/ou diffusé par au moins un haut-parleur du véhicule V ou de ce téléphone intelligent. The user of the vehicle V can be informed by a service message (possibly dedicated to the voltage problem detected) which is displayed on at least one screen of the vehicle V (for example of the dashboard) or on the screen of a smart phone (or “smartphone”) of the user, and/or broadcast by at least one loudspeaker of the vehicle V or of this smart phone.
Une fois qu’une limitation de la puissance maximale a été imposée dans le véhicule V, on peut continuer à déterminer et analyser les différences d1 successives. On (le dispositif de surveillance DS) peut alors annuler la dernière limitation de la puissance maximale lorsqu’une différence d1 devient inférieure à un troisième seuil s3 choisi (possiblement différent du premier seuil s1 ), de préférence pendant une durée supérieure à un quatrième seuil s4. Cette préférence est destinée à éviter de prendre en compte des valeurs ponctuellement fausses ou aberrantes des tensions des cellules CE qui entraîneraient des annulations des limitations de la puissance maximale très fréquentes et très brèves. Once a limitation of the maximum power has been imposed in the vehicle V, it is possible to continue to determine and analyze the successive differences d1. On (the monitoring device DS) can then cancel the last limitation of the maximum power when a difference d1 becomes less than a third threshold s3 chosen (possibly different from the first threshold s1), preferably for a duration greater than a fourth threshold s4. This preference is intended to avoid taking into account values punctually false or aberrant CE cell voltages which would lead to very frequent and very brief cancellations of the maximum power limitations.
Par exemple, on (le dispositif de surveillance DS) peut utiliser un quatrième seuil s4 qui est compris entre 1 s et 3 s. A titre d’exemple purement illustratif, le quatrième seuil s4 peut être égal à 2 s. For example, one (the monitor device DS) can use a fourth threshold s4 which is between 1 s and 3 s. By way of purely illustrative example, the fourth threshold s4 can be equal to 2 s.
Egalement par exemple, on (le dispositif de surveillance DS) peut choisir le troisième seuil s3 en fonction de l’état de charge en cours ece. Pour ce faire, le dispositif de surveillance DS peut, par exemple, stocker une autre table de correspondance entre des états de charge et des valeurs de troisième seuil s3. Cette table de correspondance peut être déterminée pendant la phase de mise au point du véhicule V. En variante, le dispositif de surveillance DS peut, par exemple, déterminer au moyen d’au moins une formule mathématique la valeur du troisième seuil s3 qui correspond à l’état de charge en cours ece. Also for example, one (the monitoring device DS) can choose the third threshold s3 according to the current state of charge ece. To do this, the monitoring device DS can, for example, store another table of correspondence between states of charge and third threshold values s3. This correspondence table can be determined during the development phase of the vehicle V. As a variant, the monitoring device DS can, for example, determine by means of at least one mathematical formula the value of the third threshold s3 which corresponds to the current state of charge ece.
En variante, on (le dispositif de surveillance DS) peut, par exemple, choisir le troisième seuil s3 en fonction de l’intervalle auquel appartient l’état de charge en cours ece. Dans ce cas, cet intervalle est choisi parmi au moins deux intervalles prédéfinis. As a variant, one (the monitoring device DS) can, for example, choose the third threshold s3 according to the interval to which the current state of charge ece belongs. In this case, this interval is chosen from among at least two predefined intervals.
Par exemple, on (le dispositif de surveillance DS) peut utiliser trois intervalles prédéfinis. Dans ce cas, un premier intervalle, auquel correspond un premier troisième seuil s3, peut, par exemple, correspondre à un état de charge en cours compris entre 0% d’un état de charge maximal et 15% de cet état de charge maximal, un deuxième intervalle, auquel correspond un deuxième troisième seuil s3, peut, par exemple, correspondre à un état de charge en cours compris entre 16% de l’état de charge maximal et 90% de cet état de charge maximal, et un troisième intervalle, auquel correspond un troisième troisième seuil s3, peut, par exemple, correspondre à un état de charge en cours compris entre 91 % de l’état de charge maximal et 100% de cet état de charge maximal. Mais d’autres valeurs d’intervalles prédéfinis peuvent être utilisées, et le nombre d’intervalles prédéfinis peut prendre n’importe quelle valeur supérieure ou égale à deux. Par ailleurs, les valeurs des différents troisièmes seuils s3 (comme les valeurs de pourcentage des intervalles associés, et leur nombre) peuvent être déterminés pendant la phase de mise au point du véhicule V ou de la batterie cellulaire (ici principale BP). Par exemple, on (le dispositif de surveillance DS) peut utiliser des valeurs de troisième seuil s3 comprises entre 40 mV et 120 mV. A titre d’exemple purement illustratif, le premier troisième seuil s3 peut être égal à 100 mV, le deuxième troisième seuil s3 peut être égal à 50 mV, et le troisième troisième seuil s3 peut être égal à 100 mV. Mais d’autres valeurs de troisième seuil s3 peuvent être utilisées. For example, one (the monitor DS) can use three predefined intervals. In this case, a first interval, to which a first third threshold s3 corresponds, can, for example, correspond to a current state of charge comprised between 0% of a maximum state of charge and 15% of this maximum state of charge, a second interval, to which a second third threshold s3 corresponds, can, for example, correspond to a current state of charge comprised between 16% of the maximum state of charge and 90% of this maximum state of charge, and a third interval , to which a third third threshold s3 corresponds, can, for example, correspond to a current state of charge comprised between 91% of the maximum state of charge and 100% of this maximum state of charge. But other values of predefined intervals can be used, and the number of predefined intervals can take any value greater than or equal to two. Furthermore, the values of the various third thresholds s3 (such as the percentage values of the associated intervals, and their number) can be determined during the development phase of the vehicle V or of the cellular battery (main BP here). For example, one (the monitoring device DS) can use third threshold values s3 comprised between 40 mV and 120 mV. By way of purely illustrative example, the first third threshold s3 can be equal to 100 mV, the second third threshold s3 can be equal to 50 mV, and the third third threshold s3 can be equal to 100 mV. But other third threshold values s3 can be used.
En présence de la dernière préférence, lorsque la différence d1 est inférieure au troisième seuil s3 choisi pour la première fois, on (le dispositif de surveillance DS) peut attendre qu’une durée égale au quatrième seuil s4 se soit écoulée avant de décider d’annuler la dernière limitation de la puissance maximale. Pendant cette durée d’attente égale au quatrième seuil s4, on (le dispositif de surveillance DS) continue de déterminer les différences d1 avec les N nouvelles tensions reçues successivement et de comparer ces différences d1 successives au troisième seuil s3 choisi. Si pendant la durée d’attente égale au quatrième seuil s4 la différence d1 redevient supérieure au troisième seuil s3 choisi, alors la dernière limitation de la puissance maximale est maintenue. En revanche, si à l’expiration de la durée d’attente égale au quatrième seuil s4 la différence d1 est toujours inférieure au troisième seuil s3 choisi, alors on (le dispositif de surveillance DS) annule la dernière limitation de la puissance maximale. In the presence of the last preference, when the difference d1 is less than the third threshold s3 chosen for the first time, one (the monitoring device DS) can wait until a period equal to the fourth threshold s4 has elapsed before deciding to cancel the last maximum power limitation. During this waiting period equal to the fourth threshold s4, it (the monitoring device DS) continues to determine the differences d1 with the N new voltages received successively and to compare these successive differences d1 with the third threshold s3 chosen. If during the waiting period equal to the fourth threshold s4 the difference d1 again becomes greater than the third threshold s3 chosen, then the last limitation of the maximum power is maintained. On the other hand, if at the end of the waiting period equal to the fourth threshold s4 the difference d1 is still less than the third threshold s3 chosen, then one (the monitoring device DS) cancels the last limitation of the maximum power.
On notera également, comme illustré non limitativement sur la figure 3, que le calculateur de batterie CB (ou le calculateur dédié du dispositif de surveillance DS) peut aussi comprendre une mémoire de masse MM1 , notamment pour le stockage temporaire des valeurs des tensions surveillées des cellules CE et de l’état de charge en cours ece et d’éventuelles données intermédiaires intervenant dans tous ses calculs et traitements. Par ailleurs, ce calculateur de batterie CB (ou le calculateur dédié du dispositif de surveillance DS) peut aussi comprendre une interface d’entrée IE pour la réception d’au moins les valeurs des tensions surveillées des cellules CE et de l’état de charge en cours ece pour les utiliser dans des calculs ou traitements, éventuellement après les avoir mises en forme et/ou démodulées et/ou amplifiées, de façon connue en soi, au moyen d’un processeur de signal numérique PR2. De plus, ce calculateur de batterie CB (ou le calculateur dédié du dispositif de surveillance DS) peut aussi comprendre une interface de sortie IS, notamment pour délivrer des ordres ou des messages de limitation de la puissance maximale ou d’annulation d’une limitation de la puissance maximale, ou des messages contenant des codes défaut, ou encore des messages de service pour l’usager. It will also be noted, as illustrated without limitation in FIG. 3, that the battery computer CB (or the computer dedicated to the monitoring device DS) can also comprise a mass memory MM1, in particular for the temporary storage of the values of the monitored voltages of the CE cells and the current state of charge ece and any intermediate data involved in all its calculations and processing. Furthermore, this battery computer CB (or the dedicated computer of the monitoring device DS) can also comprise an input interface IE for receiving at least the values of the monitored voltages of the cells CE and of the state of charge being ece to use them in calculations or processing, possibly after having them shaped and/or demodulated and/or amplified, in a manner known per se, by means of a digital signal processor PR2. In addition, this battery computer CB (or the dedicated computer of the monitoring device DS) can also comprise an output interface IS, in particular for delivering commands or maximum power limitation or maximum power limitation cancellation messages, or messages containing fault codes, or service messages for the user.
On notera également que l’invention propose aussi un produit programme d’ordinateur (ou programme informatique) comprenant un jeu d’instructions qui, lorsqu’il est exécuté par des moyens de traitement de type circuits électroniques (ou hardware), comme par exemple le processeur PR1 , est propre à mettre en œuvre le procédé de surveillance décrit ci-avant pour surveiller des tensions d’une batterie cellulaire (ici principale BP) équipant le véhicule V et comportant N cellules CE de stockage d’énergie électrique, avecIt will also be noted that the invention also proposes a computer program product (or computer program) comprising a set of instructions which, when it is executed by processing means of the electronic circuit (or hardware) type, such as for example the processor PR1 is capable of implementing the monitoring method described above for monitoring voltages of a cellular battery (here main BP) fitted to the vehicle V and comprising N electrical energy storage cells CE, with
N > 1 , et N capteurs déterminant respectivement N tensions aux bornes de ces N cellules. N>1, and N sensors respectively determining N voltages at the terminals of these N cells.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Procédé de surveillance pour un véhicule (V) comprenant une batterie cellulaire (BP) ayant un état de charge en cours et comportant N cellules (CE) de stockage d’énergie électrique, avec N > 1 , et N capteurs déterminant respectivement N tensions aux bornes desdites N cellules (CE), caractérisé en ce qu’il comprend une étape (10-50) dans laquelle on détermine parmi lesdites N tensions déterminées une tension minimale et une tension maximale, et, lorsqu’une différence entre lesdites tensions minimale et maximale déterminées est supérieure à un premier seuil choisi, on limite une puissance maximale fournie ou reçue par ladite batterie cellulaire (BP). 1 . Monitoring method for a vehicle (V) comprising a cellular battery (BP) having a current state of charge and comprising N cells (CE) for storing electrical energy, with N > 1, and N sensors respectively determining N voltages at the terminals of said N cells (CE), characterized in that it comprises a step (10-50) in which a minimum voltage and a maximum voltage are determined from among said N determined voltages, and, when a difference between said minimum voltages and maximum determined is greater than a first chosen threshold, a maximum power supplied or received by said cellular battery (BP) is limited.
2. Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce que dans ladite étape (10-50) on choisit ledit premier seuil en fonction dudit état de charge en cours. 2. Method according to claim 1, characterized in that in said step (10-50) said first threshold is chosen as a function of said current state of charge.
3. Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce que dans ladite étape (10-50) on choisit ledit premier seuil en fonction d’un intervalle auquel appartient ledit état de charge en cours, cet intervalle étant choisi parmi au moins deux intervalles prédéfinis. 3. Method according to claim 1, characterized in that in said step (10-50) said first threshold is chosen as a function of an interval to which said current state of charge belongs, this interval being chosen from among at least two predefined intervals .
4. Procédé selon l’une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que dans ladite étape (10-50) on limite ladite puissance maximale fournie ou reçue lorsque ladite différence est supérieure audit premier seuil pendant une durée supérieure à un deuxième seuil. 4. Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that in said step (10-50) said maximum power supplied or received is limited when said difference is greater than said first threshold for a period greater than a second threshold.
5. Procédé selon l’une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que dans ladite étape (10-50) soit on limite ladite puissance maximale reçue à une première valeur choisie lorsque ladite batterie cellulaire (BP) est dans une phase de recharge, soit on limite ladite puissance maximale fournie à une deuxième valeur lorsque ledit véhicule (V) est dans une phase de roulage sans freinage récupératif, soit encore on limite ladite puissance maximale reçue à une troisième valeur lorsque ledit véhicule (V) est dans une phase de roulage avec freinage récupératif. 5. Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that in said step (10-50) either said maximum power received is limited to a first chosen value when said cellular battery (BP) is in a recharging phase , either said maximum power supplied is limited to a second value when said vehicle (V) is in a rolling phase without regenerative braking, or said maximum power received is limited to a third value when said vehicle (V) is in a phase driving with regenerative braking.
6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que dans ladite étape (10-50) on limite ladite puissance maximale fournie en faisant décroitre dans un premier intervalle de temps ladite puissance maximale fournie jusqu’à ladite deuxième valeur lorsque ledit véhicule (V) est dans une phase de roulage sans freinage récupératif, ou on limite ladite puissance maximale reçue en faisant décroitre dans un second intervalle de temps ladite puissance maximale reçue jusqu’à ladite troisième valeur lorsque ledit véhicule (V) est dans une phase de roulage avec freinage récupératif. 6. Method according to claim 5, characterized in that in said step (10-50) said maximum power supplied is limited by causing said maximum power supplied to decrease in a first time interval down to said second value when said vehicle (V ) is in a rolling phase without regenerative braking, or said maximum power received is limited by causing said maximum power received to decrease in a second time interval down to said third value when said vehicle (V) is in a driving phase with regenerative braking.
7. Procédé selon l’une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que dans ladite étape (10-50), lorsque ladite différence est supérieure audit premier seuil, on enregistre dans au moins une mémoire dudit véhicule (V) au moins un code défaut représentatif d’un problème de différence de tension détecté pendant une phase de recharge de ladite batterie cellulaire (BP) ou une phase de roulage et/ou on alerte un usager dudit véhicule (V) d’un besoin de faire vérifier ce dernier (V) dans un service après-vente. 7. Method according to one of claims 1 to 6, characterized in that in said step (10-50), when said difference is greater than said first threshold, at least one memory of said vehicle (V) is recorded at least one fault code representing a voltage difference problem detected during a recharging phase of said cellular battery (BP) or a driving phase and/or a user of said vehicle (V) is alerted of a need to have the latter checked (V) in an after-sales service.
8. Produit programme d’ordinateur comprenant un jeu d’instructions qui, lorsqu’il est exécuté par des moyens de traitement, est propre à mettre en œuvre le procédé de surveillance selon l’une des revendications 1 à 7 pour surveiller des tensions d’une batterie cellulaire (BP) équipant un véhicule (V) et comportant N cellules (CE) de stockage d’énergie électrique, avec N > 1 , et N capteurs déterminant respectivement N tensions aux bornes desdites N cellules (CE). 8. Computer program product comprising a set of instructions which, when executed by processing means, is capable of implementing the monitoring method according to one of claims 1 to 7 for monitoring voltages of a cellular battery (BP) equipping a vehicle (V) and comprising N cells (CE) for storing electrical energy, with N>1, and N sensors respectively determining N voltages at the terminals of said N cells (CE).
9. Dispositif de surveillance (DS) pour un véhicule (V) comprenant une batterie cellulaire (BP) ayant un état de charge en cours et comportant N cellules (CE) de stockage d’énergie électrique, avec N > 1 , et N capteurs déterminant respectivement N tensions aux bornes desdites N cellules (CE), caractérisé en ce qu’il comprend au moins un processeur (PR1 ) et au moins une mémoire (MD) agencés pour effectuer les opérations consistant à déterminer parmi lesdites N tensions déterminées une tension minimale et une tension maximale, et, lorsqu’une différence entre lesdites tensions minimale et maximale déterminées est supérieure à un premier seuil choisi, à requérir une limitation d’une puissance maximale fournie ou reçue par ladite batterie cellulaire (BP). 9. Monitoring device (DS) for a vehicle (V) comprising a cellular battery (BP) having a current state of charge and comprising N cells (CE) for storing electrical energy, with N>1, and N sensors respectively determining N voltages at the terminals of said N cells (CE), characterized in that it comprises at least one processor (PR1) and at least one memory (MD) arranged to perform the operations consisting in determining among said N determined voltages a voltage minimum and a maximum voltage, and, when a difference between said determined minimum and maximum voltages is greater than a first chosen threshold, to request a limitation of a maximum power supplied or received by said cellular battery (BP).
10. Véhicule (V) comprenant une batterie cellulaire (BP) ayant un état de charge en cours et comportant N cellules (CE) de stockage d’énergie électrique, avec N > 1 , et N capteurs déterminant respectivement N tensions aux bornes desdites N cellules (CE), caractérisé en ce qu’il comprend en outre un dispositif de surveillance (DS) selon la revendication 9. 10. Vehicle (V) comprising a cellular battery (BP) having a current state of charge and comprising N cells (CE) for storing electrical energy, with N>1, and N sensors respectively determining N voltages at the terminals of said N cells (CE), characterized in that it further comprises a monitoring device (DS) according to claim 9.
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