WO2023209306A1 - Dispositif d'estimation de deux états de charge d'une batterie, système, aéronef et procédé associés - Google Patents

Dispositif d'estimation de deux états de charge d'une batterie, système, aéronef et procédé associés Download PDF

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WO2023209306A1
WO2023209306A1 PCT/FR2023/050497 FR2023050497W WO2023209306A1 WO 2023209306 A1 WO2023209306 A1 WO 2023209306A1 FR 2023050497 W FR2023050497 W FR 2023050497W WO 2023209306 A1 WO2023209306 A1 WO 2023209306A1
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charge
state
battery
cells
current
Prior art date
Application number
PCT/FR2023/050497
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Inventor
Guillaume Cherouvrier
Guillaume PERCHERON
Alexis RENOTTE
Original Assignee
Safran Electrical & Power
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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]
    • G01R31/382—Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC
    • G01R31/3842—Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC combining voltage and current measurements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • 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
    • G01R31/005—Testing of electric installations on transport means
    • G01R31/008—Testing of electric installations on transport means on air- or spacecraft, railway rolling stock or sea-going vessels

Definitions

  • TITLE Device for estimating two states of charge of a battery, associated system, aircraft and method
  • the invention relates to the estimation of battery states of charge, and more particularly to devices for estimating two states of charge of a battery.
  • the invention further relates to a power supply system for an aircraft comprising such a device, an aircraft comprising such a system, and a method for redundant estimation of two states of charge of a battery.
  • aircraft are powered by turbomachines of the turboprop, turbojet or turbine type.
  • turbomachines is accompanied by significant noise emissions and high consumption of fossil fuel, particularly kerosene, generating equally significant polluting emissions.
  • aircraft propulsion can be electric or hybrid, by replacing all or part of the turbomachines intended to produce the thrust of the aircraft with electric motors.
  • the electric motors are powered by propulsion batteries.
  • SOC State of Charge
  • the charge available in the battery is determined from battery state estimators implementing algorithms to from measurements such as measuring the temperature in the vicinity of the battery cells, the individual cell voltage and the current flowing through the battery.
  • Each cell is equipped with a voltage sensor measuring the voltage across its terminals.
  • the battery includes temperature sensors arranged in the vicinity of the cells making it possible to estimate the temperature of the cells, and is equipped with a current sensor measuring a current flowing across its terminals.
  • the number of temperature sensors is generally less than the number of battery cells.
  • SOC state of charge
  • Document US 2015/0198671 discloses a battery cell monitoring and balancing system.
  • the system estimates the state of charge of a cell from variations in the voltage across the cell during charging or discharging of the cell. It further discloses using a sum of voltages to perform a consistency test of individual voltage measurements.
  • the monitoring system does not provide two redundant estimates of SOC.
  • the aim of the invention is to overcome all or part of these drawbacks.
  • the subject of the invention is a method for estimating two states of charge of a battery comprising a plurality of cells connected together, the method comprising determining a first state of charge of the battery from the voltage at the terminals of each cell and at least one temperature in the vicinity of each cell, a current circulating across the terminals of the plurality of cells, and predetermined parametric tables, each parametric table connecting a state of charge of a cell to the voltage across said cell, the temperature in the vicinity of said cell, and the current across the plurality of cells.
  • the method comprises determining a second state of charge of the battery from at least one quantity across at least one at least one set of cells of the battery, at least a fraction of the plurality of cells forming the set of cells comprising at least two cells.
  • the two estimates of the state of charge of the battery made from measurements carried out on each cell, in the vicinity of each cell and on a set of cells, make it possible to obtain two estimates of the state of charge by two channels of different measurements without redundant all the sensors and the acquisition and processing chains implemented by the two measurement channels making it possible to simplify the production of the battery and the harnesses connecting the sensors to means for determining the states of charge .
  • the battery comprises the set of cells forming a pack
  • the determination of the second state of charge comprises
  • the battery comprises at least two sets of cells, each set forming a module, the determination of the second state of charge comprises:
  • the battery comprises the set of cells forming a pack, each pack comprising a fraction of the plurality of cells, the determination of the second state of charge comprises:
  • the set of battery cells comprises the plurality of battery cells
  • the determination of the second state of charge comprises:
  • the method further comprises a comparison of the first state of charge and the second state of charge, and in which:
  • the method includes the delivery of a signal indicative of the first state of charge
  • the method includes the delivery of an alert signal.
  • a device for estimating two states of charge of a battery comprising a plurality of cells connected together, at least a fraction of the plurality of cells forming at least one set of cells comprising at least two cells, the device comprising:
  • - first determination means comprising predetermined parametric tables and configured to determine a first state of charge of the battery from the voltage at the terminals of each cell and the temperature in the vicinity of each cell, from the current circulating at the terminals of the plurality of cells, and parametric tables, each parametric table relating a state of charge of a cell to the voltage across said cell, to the temperature of said cell, and to the current across the plurality of cells.
  • the device further includes:
  • - second determination means configured to determine a second state of charge of the battery from at least one quantity measured at the terminals of the set of cells.
  • the device further comprises means for comparing the first state of charge and the second state of charge configured to:
  • a power supply system for an aircraft comprising a battery comprising a plurality of cells connected together, each cell comprising a voltage sensor measuring the voltage across said cell, the battery further comprising at least one sensor temperature measuring the temperature in the vicinity of the cells, and a current sensor measuring a current circulating across the plurality of cells, the system further comprising measuring means for determining a quantity across the set of cells, and a device such as previously defined connected to voltage, temperature, current sensors and measuring means.
  • An aircraft is also proposed comprising an electrical power system as defined above.
  • FIG 1 schematically illustrates an aircraft according to the invention
  • FIG 2 schematically illustrates a first example of a power supply system according to the invention
  • FIG 3 schematically illustrates a second example of a power supply system according to the invention
  • FIG 4 schematically illustrates a third example of a power supply system according to the invention.
  • FIG 5 schematically illustrates a fourth example of a power supply system according to the invention.
  • Figure 1 schematically illustrates an aircraft 1 comprising a propulsion system 2.
  • the propulsion system 2 comprises two rotating electric machines 3, 4 each arranged on either side of a longitudinal axis of the aircraft 1 and each provided with a propeller to propel the aircraft 1.
  • the aircraft 1 may comprise more than two rotating electric machines 3, 4 arranged in equal numbers on either side of the longitudinal axis of the aircraft 1 or a single electric machine arranged on the longitudinal axis of the aircraft 1.
  • the aircraft 1 can comprise a single rotating electrical machine.
  • the aircraft 1 is of the hybrid type and comprises at least one rotating electric machine and at least one turboprop or a turbojet comprising a turbomachine.
  • the propulsion system 2 further comprises two identical electrical power conversion devices 5, 6 each powering one of the rotating electrical machines 3, 4, and an electrical power supply system 7 powering the conversion devices 5, 6.
  • Each conversion device 5, 6 comprises at least one power converter supplying a different rotating electrical machine 3, 4.
  • the power supply system 7 comprises a propulsion battery 8 supplying the conversion devices 5, 6, a device 9 for redundant estimation of two states of charge of the battery 8 connected to the battery 8, and a distribution device 10 d 'electrical energy connected to the battery 8 and to the conversion devices 5, 6.
  • the battery 8 supplies the rotating electrical machines 3, 4 operating in motor mode via the conversion devices 5, 6 and the distribution device 10.
  • the rotating electrical machines 3, 4 operate in generator mode and charge the battery 8 via the conversion devices 5, 6 and the distribution device 10.
  • the estimation device 9 is incorporated in the battery 8.
  • the estimation device 9 is located outside the battery 8.
  • the power system 7 comprises at least two propulsion batteries, each battery being connected to an estimation device 9.
  • the estimation device 9 determines two states of charge of the battery 8.
  • the estimation device 9 is also connected to a data bus 11 of the aircraft 1.
  • FIG. 2 schematically illustrates a first example of the power supply system 7.
  • the battery 8 comprises a plurality of cells 12 storing electrical energy.
  • the cells 12 are connected together to form two modules 13, 14.
  • the modules 13, 14 are connected together to form a pack 15 connected to the distribution device 10.
  • the cells 12 are connected to each other in series or in parallel, and the modules 13, 14 are connected to each other in series or in parallel.
  • Each module 13, 14 comprises the same number of cells 12 and at least one temperature sensor 17 measuring the temperature in the vicinity of the cells 12 so that the measured temperature is indicative of the temperature of the cells 12.
  • Each module 13, 14 may include several temperature sensors 17 distributed between the cells 12 so that the number of sensors 17 is less than the number of cells 12.
  • Two temperature sensors are for example separated by at least two cells 12 as shown in Figure 2, each module 13, 14 comprising two temperature sensors 17.
  • two temperature sensors are separated by more than two cells 12, for example by ten cells.
  • each module 13, 14 comprises several sensors 17, the temperature in the vicinity of a cell 12 is for example equal to the average of the temperatures recorded by the sensors 17 adjacent to said cell 12 or is for example equal to the temperature recorded by the adjacent sensor 17 closest to said cell 12 among all the sensors 17.
  • the battery 8 can include more than one pack 15, and each pack 15 can include more than two modules 13, 14.
  • Each cell 12 includes a voltage sensor 16 measuring the voltage across its terminals.
  • a first current sensor 18 measures the current flowing across the terminals of the battery 8.
  • the estimation device 9 comprises first storage means 19, for example a non-volatile memory, storing predetermined parametric tables TAB 1, TAB2...TABn, n being an integer equal to the number of cells 12.
  • Each parametric table is associated with a different cell 12 and connects a state of charge of a cell 12 to the voltage across said cell 12, to the temperature in the vicinity of said cell 12, and to the current across the pack 15.
  • the parametric tables are determined for example from an equivalent electrical circuit of cell 12 making it possible to calculate the transfer function between the current and the voltage of cell 12 for a given state of charge and temperature.
  • the equivalent circuit is for example of the resistive or resistive and capacitive type.
  • the cells 12 are identical so that the parametric tables are identical.
  • the first determination means 20 determine a first state of charge SOC 1 of the battery 8 from the voltage across each cell 12 measured by the voltage sensor 16 associated with said cell 12, from the temperature in the vicinity of each cell 12 measured by the temperature sensors 17 associated with said cell 12, from the current circulating across the terminals of the pack 15 measured by the current sensor 18, and from the parametric tables TAB 1, ...TABn predetermined.
  • the first determination means 20 determine an intermediate state of charge of each cell 12 by identifying the value of the intermediate state of charge of said cell 12 associated by the parametric table TABn of said cell 12 with the voltage and temperature values in the vicinity of said cell 12, and to the measured current value.
  • the first determination means 20 are produced for example from a first processing unit and include the storage means 19.
  • the first determination means 20 determine the intermediate charge state for each cell 12 and deduce the first charge state SOC 1 for example by averaging all the intermediate charge states or by retaining the largest value of the state of charge. intermediate charge, or by retaining the smallest value of the intermediate charge state.
  • the largest value of the intermediate state of charge is retained, for example, when charging the battery 8 to define the instant when the charge stops.
  • the charging of the battery 8 is stopped in order to prevent deterioration of the cell(s) 12 having reached the maximum charge value. Battery 8 is considered fully charged.
  • the smallest value of the intermediate state of charge is retained for example to determine when the battery 8 is discharged.
  • the sensors 16, 17, 18, first storage means 19, the first determination means 20 form a first measurement channel.
  • the estimation device 9 further comprises measuring means for determining at least one quantity at the terminals of at least one set of cells, and second determination means 21 for determining a second state of charge SOC2 of the battery 8 to from the quantity measured by the measuring means.
  • the set of cells comprises at least a fraction of the plurality of cells 12, the number of cells 12 incorporated in the set of cells being able to extend from two cells 12 to the plurality of cells 12 of the battery 8.
  • the second determination means 21 and the measuring means form a second measuring channel.
  • the set of cells comprises the plurality of cells 12 forming the pack 15 of the battery 8
  • the measuring means comprise a second temperature sensor 22 measuring the temperature of pack 15, a second current sensor 23 measuring the current circulating across the terminals of pack 15, and a second voltage sensor 24 measuring the voltage across the pack 15.
  • the second determination means 21 comprise second storage means 25 comprising for example a non-volatile memory and storing a predetermined parametric table TP I connecting a state of charge of the pack 15 to the voltage measured by the second voltage sensor 24, to the current measured by the second current sensor 23 each pack, and at the temperature measured by the second temperature sensor 22.
  • second storage means 25 comprising for example a non-volatile memory and storing a predetermined parametric table TP I connecting a state of charge of the pack 15 to the voltage measured by the second voltage sensor 24, to the current measured by the second current sensor 23 each pack, and at the temperature measured by the second temperature sensor 22.
  • the second state of charge SOC2 of battery 8 is equal to the state of charge of pack 15.
  • the parametric table TP I is for example determined from an equivalent electrical circuit of pack 15 making it possible to calculate the transfer function between the current and the voltage of pack 15 for a given state of charge and temperature.
  • the equivalent circuit is for example of the resistive or resistive and capacitive type.
  • the second determination means 21 further comprise means 26 for implementing the second storage means 25.
  • the implementation means 26 determine the value of the second state of charge SOC2 of the battery 8 by identifying the value of the state of charge associated by the parametric table TP I with the voltage and temperature values measured by the second sensors 22 , 24 and the value of the current measured by the second current sensor 23.
  • the implementation means 26 include for example a second processing unit.
  • each pack includes a second temperature sensor, a second current sensor if the packs are connected in parallel in order to measure the current circulating in said pack, and a second voltage sensor, the second means of determination 21 determining an intermediate state of charge for each pack and adding the intermediate state of charge of the packs to determine the second state of charge SOC2 of the battery 8.
  • the first and second estimation means, the voltage sensors 16 and the second voltage sensor 24, the current sensor 18 and the second current sensor 23, and the temperature sensors 17 and the second temperature sensor 22 are dissimilar technology to overcome common mode failures.
  • the estimation device 9 further comprises means 27 for comparing the first state of charge SOC 1 and the second state SOC2 delivering a signal indicative of the first state of charge SOC 1 if the difference in absolute value between first state of charge SOC 1 and the second state of charge SOC2 is less than a predetermined threshold.
  • the predetermined threshold is determined so that the difference between the values of the first state of charge SOC 1 and the second state of charge SOC2 is within an acceptable uncertainty range determined from the measurement uncertainty of the sensors, the dispersion of cells 12, temperature, and precision of the signal acquisition and processing chain.
  • the indicative signal is transmitted by the comparison means 27 to the bus 11 so that the value of the first state of charge SOC 1 is used by other organs of the aircraft 1, for example by a display located in the control station. piloting the aircraft 1 to visually indicate to the pilots the state of charge of the battery 8.
  • the comparison means 27 include for example a third processing unit.
  • the comparison means 27 deliver an alert signal on the bus 11.
  • the measures taken following receipt of the alert signal are for example conditioned by the architecture of the aircraft 1 and the operational safety strategy adopted.
  • FIG. 3 schematically illustrates a second example of the power supply system 7.
  • the battery 8 comprising the pack 15, and the estimation device 9 comprising the first estimation means 20, the first storage means 19, and the comparison means 27.
  • the battery 8 comprises two sets of cells, each set of cells being formed by a different module 13, 14, and the measuring means comprise, for each set of cell formed by a module 13, 14, a third temperature sensor 28, 29 measuring the temperature of said module 13, 14, a third voltage sensor 30, 31 measuring the voltage across each set of cells, and a third voltage sensor current 30 measuring the current circulating across the terminals of each set of cells.
  • a single third sensor 32 measures the current across the second module 14.
  • the second determination means 21 differ from the second determination means 21 illustrated in Figure 2 in that the second storage means 25 store for each module
  • TP2 a predetermined parametric table TP2 connecting a state of charge of each module 13, 14, to the voltage and current measured at the terminals of said module 13, 14, and to the temperature of said module 13,
  • Each parametric table TP2, TP3 is determined for example from an equivalent electrical circuit of each module 13, 14 making it possible to calculate the transfer function between the current and the voltage of each module 13, 14 for a state of charge and a given temperature.
  • the equivalent circuit is for example of the resistive or resistive and capacitive type.
  • the implementation means 26 determine the state of charge of each module 13, 14 by identifying the value of the state of charge of each module 13, 14 associated by the parametric table TP2, TP3 with the voltage and temperature values measured by the third sensors 28, 30 and 29, 32, and to the current value measured by the third current sensor 32.
  • the implementation means 26 determine the value of the second state of charge SOC2 by adding the states of charge of the modules 13, 14.
  • the first and second estimation means 20, 21, the voltage sensors 16 and the third voltage sensors 30, 31, the current sensor 18 and the third current sensor 32, and the temperature sensors 17 and the third sensors temperature 28, 29 are of dissimilar technology to overcome common mode failures.
  • Figure 4 schematically illustrates a third example of the power supply system 7.
  • measuring means comprise a fourth current sensor 33 measuring the current across the pack 15 forming the set of cells.
  • the second determination means 21 differ from the second determination means 21 illustrated in Figure 2 in that the second storage means 25 store the value of the total capacity Co of the pack 15, and the implementation means 26 determine the value of the second state of charge SOC2 by determining the quantity of instantaneous electricity passing through the terminals of the pack 15 from the measurements of the fourth current sensor 33 in addition or subtracting said quantity of electricity from the total capacity Co depending on whether pack 15 delivers or receives electrical energy.
  • the means of implementation include, for example, a shunt or hall effect type current sensor.
  • the first and second estimation means 20, 21, the current sensor 18 and the fourth current sensor 33 are of dissimilar technology to overcome common mode failures.
  • FIG. 5 schematically illustrates a fourth example of the power supply system 7.
  • the battery 8 comprising the pack 15 and the estimation device 9 comprising the first estimation means 20, the first storage means 19, and the comparison means 27.
  • the measuring means comprise a fifth current sensor 34 measuring the current across the battery 8, a fifth voltage sensor 35 measuring the voltage across the battery 8, and a fifth temperature sensor 36 measuring the temperature of the battery 8.
  • the set of cells 12 of battery 8 forms the set of cells.
  • the second determination means 21 differ from the second determination means 21 illustrated in Figure 2 in that the second storage means 25 store a predetermined ABQ chart connecting the second state of charge SCO2 to the voltage and current circulating to the terminals of the battery 8 measured by the fifth sensors 34, 35, and at the temperature measured by the fifth temperature sensor 36.
  • the implementation means 26 determine the second state of charge SCO2 by identifying the value of the second state of charge SCO2 associated by the chart ABQ with the voltage and temperature values measured by the fifth sensors 36, 35 and with the value of the current measured by the fifth current sensor 34.
  • the first and second estimation means 20, 21, the voltage sensors 16 and the fifth voltage sensor 35, the current sensor 18 and the fifth current sensor 34, and the temperature sensors 17 and the fifth temperature sensor 36 are of dissimilar technology to overcome common mode failures.
  • the estimation device 9 comprising two different measurement channels makes it possible to obtain two estimates of the state of charge without redundant all of the sensors implemented by the two measurement channels making it possible to simplify the production of the battery and the harness connecting the sensors to the means for determining the charge states of the measuring channels. These simplifications make it possible to reduce the size and mass of system 7.
  • the implantation in the first channel of sensors 16, 17, 18 and first determination means 20 and in the second measuring channel of sensors 22, 23, 24, 28, 29, 30, 31, 32, 33 , 34, 35, 36 of technology dissimilar to that of the first measuring channel, and second determination means 21 in the second measuring channel of technology dissimilar to that of the first measuring channel makes it possible to improve the operational safety of the system 7.
  • the estimates of the state of charge SOC 1, SOC2 of the battery 8 and the comparison of the states of charge with each other make it possible to detect and alert of the failure of one of the means of determining 20, 21 of the ' battery charge status 8.

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Abstract

Le dispositif (9) d'estimation de deux états de charge (SOC1, SCO2) d'une batterie (8) comporte une pluralité de cellules (12) reliées entre elles, au moins une fraction de la pluralité de cellules formant au moins un ensemble de cellules (13, 14, 15) comportant au moins deux cellules, le dispositif comportant : des premiers moyens de détermination (20) configurés pour déterminer un premier état de charge (SOC1) de la batterie à partir de la tension aux bornes de chaque cellule (12) et de la température au voisinage de chaque cellule, du courant circulant aux bornes de la pluralité de cellules. Le dispositif comprend en outre des deuxièmes moyens de détermination (21) configurés pour déterminer un deuxième état de charge (SCO2) de la batterie à partir d'au moins une grandeur mesurée aux bornes de l'ensemble de cellules.

Description

DESCRIPTION
TITRE : Dispositif d’estimation de deux états de charge d’une batterie, système, aéronef et procédé associés
Domaine technique de l’invention
L’ invention concerne l’ estimation d’états de charge de batteries, et plus particulièrement les dispositifs d’ estimation de deux états de charge d’une batterie.
L’ invention concerne en outre un système d’ alimentation électrique pour aéronef comportant un tel dispositif, un aéronef comportant un tel système, et un procédé d’ estimation redondante de deux états de charge d’une batterie.
Etat de la technique antérieure
Généralement, les aéronefs sont propulsés par des turbomachines du type turbopropulseur, turboréacteur ou turbine.
Cependant, l’utilisation de turbomachines s’ accompagne d’ émissions de bruit importantes et d’une consommation élevée de combustible fossile, notamment de kérosène, engendrant des émissions polluantes également importantes.
Afin de réduire les émissions de polluant et de bruit, la propulsion des aéronefs peut être électrique ou hybride, en remplaçant tout ou partie des turbomachines destinées à produire la poussée de l’ aéronef par des moteurs électriques.
Les moteurs électriques sont alimentés par des batteries de propulsion.
Afin de garantir la sécurité en vol d’un aéronef équipé d’un système de propulsion électrique ou hybride, il est nécessaire de déterminer l’ état de charge SOC de chaque batterie de propulsion, « SOC : State of Charge » en anglais, défini comme étant le rapport entre la charge stockée dans la batterie divisée par la charge maximale admissible par la batterie. L’état de charge permet d’ avoir une image indirecte de l’ énergie disponible dans la batterie de propulsion.
La charge disponible dans la batterie est déterminée à partir d’ estimateurs d’ état de la batterie mettant en œuvre des algorithmes à partir de mesures telles que la mesure de la température au voisinage des cellules de la batterie, de la tension individuelle des cellules et du courant circulant dans la batterie.
Chaque cellule est équipée d’un capteur de tension mesurant la tension à ses bornes.
La batterie comporte des capteurs de température disposés au voisinage des cellules permettant d’ estimer la température des cellules, et est équipée d’un capteur de courant mesurant un courant circulant à ses bornes.
Afin de simplifier la réalisation de la batterie, le nombre de capteurs de température est généralement inférieur au nombre de cellules de la batterie.
Comme l’ état de charge (SOC) de la batterie est une donnée critique, il est nécessaire de détecter une valeur erronée de SOC.
Il est connu de déterminer deux estimations redondantes de SOC par deux estimateurs indépendants et de comparer entre elles les estimations de SOC délivrées par les deux estimateurs. Pour réaliser les deux estimateurs, il peut être nécessaire de redonder les capteurs et les estimateurs d’ état de charge pour détecter une valeur erronée de SOC en comparant entre elles les estimations de SOC délivrées par les estimateurs.
En outre, il est nécessaire d’ implémenter des estimateurs de technologie dissimilaire pour s’ affranchir des défaillances de modes communs.
Cependant, l’ implémentation dans un aéronef de capteurs redondant de technologie dissimilaire sur chaque cellule des batteries et l’ intégration d’ estimateurs de charge de technologie dissimilaire entraînent un dédoublement des capteurs de mesure de tension, de température et de courant, de cartes électroniques, des composants de calculs et des algorithmes des estimateurs, et des bus de communication reliant les moyens de mesure aux estimateurs, complexifiant la réalisation des harnais de communication reliant lesdits composants, et l’ implantation des harnais, des capteurs de mesure dans la batterie et des estimateurs dans l’ aéronef. Le document intitulé « State-of-the-art of battery state-of-charge determination” publié en décembre 2005 dans la revue « Measurement Science and Technology » et le document US2022024438 divulguent un estimateur d’ état de charge d’une batterie mettant en œuvre un filtre de Kalman.
Le document US 2022/024438 met en œuvre un filtre de Kalman comportant un modèle de bloc batterie à partir de mesures de la température, du courant et de la tension du bloc-batterie.
Le document US 2022/024438 divulgue en outre une mesure de l’ état de charge d’un bloc de batterie à partir de capteurs de température, de courant et de tension du bloc-batterie, et d’un comptage de Coulomb.
Le document US 2015/0198671 divulgue un système de surveillance et d’ équilibrage de cellules d’un batterie. Le système estime l’ état de charge d’une cellule à partir des variations de la tension aux bornes de la cellule lors de la charge ou de la décharge de la cellule. Il divulgue en outre d’utiliser une somme de tensions pour effectuer un test de cohérence de mesures de tension individuelle.
Cependant, le système de surveillance ne fournit pas deux estimations redondantes de SOC.
Exposé de l’invention
Le but de l’ invention est de pallier tout ou partie de ces inconvénients.
L’ invention a pour objet un procédé d’ estimation de deux états de charge d’une batterie comportant une pluralité de cellules reliées entre elles, le procédé comportant la détermination d’un premier état de charge de la batterie à partir de la tension aux bornes de chaque cellule et d’ au moins une température au voisinage de chaque cellule, d’un courant circulant aux bornes de la pluralité de cellules, et de tables paramétriques prédéterminées, chaque table paramétrique reliant un état de charge d’une cellule à la tension aux bornes de ladite cellule, à la température au voisinage de ladite cellule, et au courant aux bornes de la pluralité de cellules.
Le procédé comprend la détermination d’un deuxième état de charge de la batterie à partir d’ au moins une grandeur aux bornes d’ au moins un ensemble de cellules de la batterie, au moins une fraction de la pluralité de cellules formant l’ ensemble de cellules comportant au moins deux cellules.
Les deux estimations de l’ état de charge de la batterie effectuées à partir de mesures effectuées sur chaque cellule, au voisinage de chaque cellule et sur un ensemble de cellules, permettent d’ obtenir deux estimations de l’ état de charge par deux canaux de mesure différents sans redonder l’ensemble des capteurs et des chaînes d’ acquisition et de traitement mis en œuvre par les deux canaux de mesure permettant de simplifier la réalisation de la batterie et des harnais reliant les capteurs à des moyens de détermination des états de charge.
De préférence, la batterie comporte l’ensemble de cellules formant un pack, la détermination du deuxième état de charge comporte
- la détermination d’une première grandeur comportant la tension aux bornes de chaque pack et d’une deuxième grandeur comportant le courant aux bornes dudit pack,
- la détermination de la température dudit pack, et
- la détermination du deuxième état de charge de la batterie à partir la tension et du courant aux bornes de chaque pack, de la température de chaque pack, et d’une table paramétrique prédéterminée reliant un état de charge de chaque pack à la tension et au courant aux bornes de chaque pack, et à la température de chaque pack.
Avantageusement, la batterie comporte au moins deux ensembles de cellules, chaque ensemble formant un module, la détermination du deuxième état de charge comporte :
- la détermination pour chaque module d’une première grandeur comportant la tension aux bornes dudit module et d’une deuxième grandeur comportant le courant aux bornes dudit module,
- la détermination de la température de chaque module, et
- la détermination du deuxième état de charge de la batterie à partir la tension et du courant aux bornes de chaque module, de la température de chaque module, et d’ au moins une table paramétrique prédéterminée reliant un état de charge de chaque module à la tension et au courant aux bornes dudit module, et à la température dudit module. De préférence, la batterie comporte l’ensemble de cellules formant un pack, chaque pack comportant une fraction de la pluralité de cellules, la détermination du deuxième état de charge comporte :
- la détermination de la grandeur comportant le courant aux bornes de chaque pack,
- la détermination de la quantité d’ électricité instantanée transitant par les bornes de chaque pack à partir du courant aux bornes dudit pack, et
- la détermination du deuxième état de charge à partir de la capacité de chaque pack et de la quantité d’ électricité instantanée transitant par les bornes de chaque pack.
Avantageusement, l’ ensemble de cellules de la batterie comporte la pluralité de cellules de la batterie, la détermination du deuxième état de charge comporte :
- la détermination d’une première grandeur comportant la tension aux bornes de la batterie et d’une deuxième grandeur comportant le courant de la batterie
- la détermination de la température de la batterie, et
- la détermination du deuxième état de charge à partir de la tension et le courant aux bornes de la batterie, de la température de la batterie, et d’un abaque prédéterminé reliant le deuxième état de charge à la tension et au courant aux bornes de la batterie, et à la température de la batterie.
De préférence, le procédé comporte en outre une comparaison du premier état de charge et du deuxième état de charge, et dans lequel :
- si l’ écart en valeur absolu entre premier état de charge et du deuxième état de charge est inférieur à un seuil prédéterminé, le procédé comporte la délivrance d’un signal indicatif du premier état de charge,
- si l’ écart en valeur absolu entre premier état de charge et du deuxième état de charge est supérieur à un seuil prédéterminé, le procédé comporte la délivrance d’un signal d’ alerte.
La comparaison des deux états de charge déterminés par deux canaux de mesure différents permet de détecter et d’ alerter de la défaillance de l’un des canaux de mesure. Il est également proposé un dispositif d’ estimation de deux états de charge d’une batterie comportant une pluralité de cellules reliées entre elles, au moins une fraction de la pluralité de cellules formant au moins un ensemble de cellules comportant au moins deux cellules, le dispositif comportant :
- des premiers moyens de détermination comprenant des tables paramétriques prédéterminées et configurés pour déterminer un premier état de charge de la batterie à partir de la tension aux bornes de chaque cellule et de la température au voisinage de chaque cellule, du courant circulant aux bornes de la pluralité de cellules, et des tables paramétriques, chaque table paramétrique reliant un état de charge d’une cellule à la tension aux bornes de ladite cellule, à la température de ladite cellule, et au courant aux bornes de la pluralité de cellules.
Le dispositif comprend en outre :
- des deuxièmes moyens de détermination configurés pour déterminer un deuxième état de charge de la batterie à partir d’ au moins une grandeur mesurée aux bornes de l’ ensemble de cellules.
De préférence, le dispositif comporte en outre des moyens de comparaison du premier état de charge et du deuxième état de charge configurés pour :
- délivrer un signal indicatif du premier état de charge si l’ écart en valeur absolu entre premier état de charge et du deuxième état de charge est inférieur à un seuil prédéterminé ; et
- délivrer un signal d’ alerte si l’ écart en valeur absolu entre premier état de charge et du deuxième état de charge est supérieur à un seuil prédéterminé.
Il est également proposé un système d’ alimentation électrique pour aéronef, comportant une batterie comprenant une pluralité de cellules reliées entre elles, chaque cellule comportant un capteur de tension mesurant la tension aux bornes de ladite cellule, la batterie comportant en outre au moins un capteur de température mesurant la température au voisinage des cellules, et un capteur de courant mesurant un courant circulant aux bornes de la pluralité de cellule, le système comportant en outre des moyens de mesure pour déterminer une grandeur aux bornes de l’ ensemble de cellules, et un dispositif tel que défini précédemment relié aux capteurs de tension, de température, de courant et aux moyens de mesure.
Il est également proposé un aéronef comprenant un système d’ alimentation électrique tel que défini précédemment.
Brève description des dessins
D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels :
[Fig 1 ] illustre schématiquement un aéronef selon l’invention ;
[Fig 2] illustre schématiquement un premier exemple d’un système d’ alimentation électrique selon l’ invention ;
[Fig 3] illustre schématiquement un deuxième exemple d’un système d’ alimentation électrique selon l’ invention ;
[Fig 4] illustre schématiquement un troisième exemple d’un système d’ alimentation électrique selon l’ invention ; et
[Fig 5] illustre schématiquement un quatrième exemple d’un système d’ alimentation électrique selon l’ invention.
Exposé détaillé d’au moins un mode de réalisation
On se réfère à la figure 1 qui illustre schématiquement un aéronef 1 comprenant un système 2 de propulsion.
Le système de propulsion 2 comprend deux machines électriques tournantes 3 , 4 disposées chacune de part et d’ autre d’un axe longitudinal de l’ aéronef 1 et munies chacune d’une hélice pour propulser l’ aéronef 1.
En variante, l’ aéronef 1 peut comprendre plus de deux machines électriques tournantes 3, 4 disposées en nombre égal de part et d’ autre de l’ axe longitudinal de l’ aéronef 1 ou une seule machine électrique disposée sur l’ axe longitudinal de l’ aéronef 1.
Selon encore une autre variante, l’ aéronef 1 peut comprendre une seule machine électrique tournante. Selon encore une autre variante, l’ aéronef 1 est du type hybride et comprend au moins une machine électrique tournante et au moins un turbopropulseur ou un turboréacteur comportant une turbomachine.
Le système de propulsion 2 comprend en outre deux dispositifs de conversion 5, 6 de puissance électrique identiques alimentant chacun l’une des machines électriques tournantes 3, 4, et un système d’ alimentation 7 électrique alimentant les dispositifs de conversion 5, 6.
Chaque dispositif de conversion 5, 6 comprend au moins un convertisseur de puissance alimentant une machine électriques tournantes 3, 4 différente.
Le système d’ alimentation 7 comprend une batterie 8 de propulsion alimentant les dispositifs de conversion 5, 6, un dispositif d’ estimation 9 redondante de deux états de charge de la batterie 8 relié à la batterie 8 , et un dispositif de distribution 10 d’ énergie électrique relié à la batterie 8 et aux dispositifs de conversion 5, 6.
La batterie 8 alimente les machines électriques tournantes 3, 4 fonctionnant en mode moteur par l’intermédiaire des dispositifs de conversion 5, 6 et du dispositif de distribution 10.
En variante, les machines électriques tournantes 3, 4 fonctionnent en mode générateur et chargent la batterie 8 par l’ intermédiaire des dispositifs de conversion 5, 6 et du dispositif de distribution 10.
Le dispositif d’ estimation 9 est incorporé dans la batterie 8.
En variante, le dispositif d’ estimation 9 est situé à l’extérieur de la batterie 8.
En variante, le système d’ alimentation 7 comprend au moins deux batteries de propulsion, chaque batterie étant reliée à un dispositif d’ estimation 9.
Le dispositif d’ estimation 9 détermine deux états de charge de la batterie 8.
Le dispositif d’ estimation 9 est en outre relié à un bus 1 1 de données de l’ aéronef 1.
La figure 2 illustre schématiquement un premier exemple du système d’ alimentation 7. La batterie 8 comprend une pluralité de cellules 12 stockant de l’ énergie électrique.
Les cellules 12 sont reliées entre elles pour former deux modules 13, 14.
Les modules 13 , 14 sont reliés entre eux pour former un pack 15 relié au dispositif de distribution 10.
Les cellules 12 sont reliées entre elles en série ou en parallèle, et les modules 13, 14 sont reliés entre eux en série ou en parallèle.
On suppose que les modules 13, 14 sont reliés en série.
Chaque module 13 , 14 comprend le même nombre de cellules 12 et au moins un capteur de température 17 mesurant la température au voisinage des cellules 12 de sorte que la température mesurée soit indicative de la température des cellules 12.
Chaque module 13, 14 peut comprendre plusieurs capteurs de température 17 répartis entre les cellules 12 de sorte que le nombre de capteurs 17 est inférieur au nombre de cellules 12.
Deux capteurs de température sont par exemple séparés par au moins deux cellules 12 tel que représenté sur la figure 2, chaque module 13, 14 comportant deux capteurs 17 de température.
En variante, deux capteurs de température sont séparés par plus de deux cellules 12, par exemple par dix cellules.
Lorsque chaque module 13 , 14 comporte plusieurs capteurs 17, la température au voisinage d’une cellule 12 est par exemple égale à la moyenne des températures relevées par les capteurs 17 adj acents à ladite cellule 12 ou est par exemple égale à la température relevée par le capteur 17 adj acent le plus proche de ladite cellule 12 parmi l’ ensemble des capteurs 17.
On suppose dans ce qui suit que la température au voisinage d’une cellule 12 est égale à la température relevée par le capteur 17 adj acent le plus proche de ladite cellule 12 parmi l’ ensemble des capteurs 17.
Bien entendu, la batterie 8 peut comprendre plus d’un pack 15, et chaque pack 15 peut comprendre plus de deux modules 13 , 14.
Chaque cellule 12 comprend un capteur de tension 16 mesurant la tension à ses bornes. Un premier capteur de courant 18 mesure le courant circulant aux bornes de la batterie 8.
Le dispositif d’ estimation 9 comprend des premiers moyens de stockage 19, par exemple une mémoire non volatile, stockant des tables paramétriques TAB 1 , TAB2...TABn prédéterminées, n étant un entier égal au nombre de cellules 12.
Chaque table paramétrique est associée à une cellule 12 différente et relie un état de charge d’une cellule 12 à la tension aux bornes de ladite cellule 12, à la température au voisinage de ladite cellule 12, et au courant aux bornes du pack 15.
Les tables paramétriques sont déterminées par exemple à partir d’un circuit électrique équivalent de la cellule 12 permettant de calculer la fonction de transfert entre le courant et la tension de la cellule 12 pour un état de charge et une température donnés.
Le circuit équivalent est par exemple du type résistif ou résistif et capacitif.
Selon une variante, les cellules 12 sont identiques de sorte que les tables paramétriques sont identiques.
En outre, les premiers moyens de détermination 20 déterminent un premier état de charge SOC 1 de la batterie 8 à partir de la tension aux bornes de chaque cellule 12 mesurée par le capteur de tension 16 associé à ladite cellule 12, à partir de la température au voisinage de chaque cellule 12 mesurée par les capteurs de température 17 associé à ladite cellule 12, à partir du courant circulant aux bornes du pack 15 mesuré par le capteur de courant 18, et à partir des tables paramétriques TAB 1 , ...TABn prédéterminée.
Les premiers moyens de détermination 20 déterminent un état de charge intermédiaire de chaque cellule 12 en identifiant la valeur de l’ état de charge intermédiaire de ladite cellule 12 associée par la table paramétrique TABn de ladite cellule 12 aux valeurs de tension et de température au voisinage de ladite cellule 12, et à la valeur de courant mesuré.
Les premiers moyens de détermination 20 sont réalisés par exemple à partir d’une première unité de traitement et comprennent les moyens de stockage 19. Les premiers moyens de détermination 20 déterminent l’ état de charge intermédiaire pour chaque cellule 12 et déduit le premier état de charge SOC 1 par exemple en moyennant l’ensemble des états de charge intermédiaire ou en retenant la plus grande valeur de l’ état de charge intermédiaire, ou en retenant la plus petite valeur de l’ état de charge intermédiaire.
La plus grande valeur de l’ état de charge intermédiaire est retenue par exemple lors de la charge de la batterie 8 pour définir l’ instant d’ arrêt de la charge. Lorsque la plus grande valeur de l’état de charge intermédiaire atteint une valeur de charge maximale, la charge de la batterie 8 est arrêtée afin d’ empêcher la détérioration de la ou des cellules 12 ayant atteintes la valeur de charge maximale. La batterie 8 est considérée comme complètement chargée.
La plus petite valeur de l’ état de charge intermédiaire est retenue par exemple pour déterminer lorsque la batterie 8 est déchargée.
Lorsque la plus petite valeur de l’ état de charge intermédiaire atteint une valeur de décharge maximale, la charge de la batterie 8 considérée comme complètement déchargée.
Les capteurs 16, 17, 18, premiers moyens de stockage 19, les premiers moyens de détermination 20 forment un premier canal de mesure.
Le dispositif d’ estimation 9 comprend en outre des moyens de mesure pour déterminer au moins une grandeur aux bornes d’ au moins un ensemble de cellules, et des deuxièmes moyens de détermination 21 pour déterminer un deuxième état de charge SOC2 de la batterie 8 à partir de la grandeur mesurée par les moyens de mesure.
L’ ensemble de cellules comporte au moins une fraction de la pluralité de cellules 12, le nombre de cellule 12 incorporé dans l’ ensemble de cellules pouvant s’étendre de deux cellules 12 à la pluralité des cellules 12 de la batterie 8.
Les deuxièmes moyens de détermination 21 et les moyens de mesure forment un deuxième canal de mesure.
Dans cet exemple, l’ ensemble de cellules comporte la pluralité des cellules 12 formant le pack 15 de la batterie 8, et les moyens de mesure comportent un deuxième capteur de température 22 mesurant la température du pack 15, un deuxième capteur de courant 23 mesurant le courant circulant aux bornes du pack 15, et un deuxième capteur de tension 24 mesurant la tension aux bornes du pack 15.
Les deuxièmes moyens de détermination 21 comprennent des deuxièmes moyens de stockage 25 comportant par exemple une mémoire non volatile et stockant une table paramétrique TP I prédéterminée reliant un état de charge du pack 15 à la tension mesurée par le deuxième capteur de tension 24, au courant mesuré par le deuxième capteur de courant 23 chaque pack, et à la température mesurée par le deuxième capteur de température 22.
Comme la batterie 8 comprend un seul pack 15, le deuxième état de charge SOC2 de la batterie 8 est égale à l’ état de charge du pack 15.
La table paramétrique TP I est par exemple déterminée à partir d’un circuit électrique équivalent du pack 15 permettant de calculer la fonction de transfert entre le courant et la tension du pack 15 pour un état de charge et une température donnés.
Le circuit équivalent est par exemple du type résistif ou résistif et capacitif.
Les deuxièmes moyens de détermination 21 comprennent en outre des moyens de mise en œuvre 26 des deuxièmes moyens de stockage 25.
Les moyens de mise en œuvre 26 déterminent la valeur du deuxième état de charge SOC2 de la batterie 8 en identifiant la valeur de l’ état de charge associée par la table paramétrique TP I aux valeurs de tension et de température mesurées par les deuxièmes capteurs 22, 24 et à la valeur du courant mesuré par le deuxième capteur de courant 23.
Les moyens de mise en œuvre 26 comportent par exemple une deuxième unité de traitement.
Si la batterie 8 comprend plusieurs packs, chaque pack comprend un deuxième capteur de température, un deuxième capteur de courant si les packs sont reliés en parallèle afin de mesurer le courant circulant dans ledit pack, et un deuxième capteur de tension, les deuxièmes moyens de détermination 21 déterminant un état de charge intermédiaire pour chaque pack et additionnant les états de charge intermédiaire des packs pour déterminer le deuxième état de charge SOC2 de la batterie 8.
Les premiers et deuxièmes moyens d’ estimation, les capteurs de tension 16 et le deuxième capteur de tension 24, le capteur de courant 18 et le deuxième capteur de courant 23, et les capteurs de température 17 et le deuxième capteur de température 22 sont de technologie dissimilaire pour s’ affranchir des défaillances de modes communs.
Le dispositif d’ estimation 9 comprend en outre des moyens de comparaison 27 du premier état de charge SOC 1 et du deuxième état SOC2 délivrant un signal indicatif du premier état de charge SOC 1 si l’ écart en valeur absolue entre premier état de charge SOC 1 et du deuxième état de charge SOC2 est inférieur à un seuil prédéterminé.
Le seuil prédéterminé est déterminé de sorte que l’ écart entre les valeurs du premier état de charge SOC 1 et du deuxième état de charge SOC2 soit dans une plage d’incertitude acceptable déterminée à partir de l’incertitude de mesure des capteurs, de la dispersion des cellules 12, de la température, et de la précision de la chaîne d’ acquisition et de traitement des signaux.
Le signal indicatif est transmis par les moyens de comparaison 27 au bus 1 1 de sorte que la valeur du premier état de charge SOC 1 est utilisée par d’ autres organes de l’ aéronef 1 , par exemple par un afficheur situé dans le poste de pilotage de l’ aéronef 1 pour indiquer visuellement aux pilotes l’ état de charge de la batterie 8.
Les moyens de comparaison 27 comprennent par exemple une troisième unité de traitement.
Si l’ écart en valeur absolue entre premier état de charge et du deuxième état de charge est supérieur à un seuil prédéterminé, l’un des moyens de détermination 20, 21 est considéré comme étant défaillant. Les moyens de comparaison 27 délivrent sur le bus 1 1 un signal d’ alerte.
Les mesures prises suite à la réception du signal d’ alerte sont par exemple conditionnées par l’ architecture de l’ aéronef 1 et la stratégie de sûreté de fonctionnement adoptée.
La figure 3 illustre schématiquement un deuxième exemple du système d’ alimentation 7. On retrouve la batterie 8 comprenant le pack 15, et le dispositif d’ estimation 9 comportant les premiers moyens d’ estimation 20, les premiers moyens de stockage 19, et les moyens de comparaison 27.
Cet exemple diffère de l’ exemple précédent illustré à la figure 2 en ce que la batterie 8 comporte deux ensembles de cellules, chaque ensemble de cellules étant formé par un module 13, 14 différent, et les moyens de mesure comportent, pour chaque ensemble de cellule formé par un module 13, 14, un troisième capteur de température 28, 29 mesurant la température dudit module 13, 14, un troisième capteur de tension 30, 31 mesurant la tension aux bornes de chaque ensemble de cellules, et un troisième capteur de courant 30 mesurant le courant circulant aux bornes de chaque ensemble de cellules.
Comme les modules 13, 14 sont relié en série, le courant circulant aux bornes des modules 13, 14 est identique, un seul troisième capteur 32 mesure le courant aux bornes du deuxième module 14.
En outre, les deuxièmes moyens de détermination 21 diffèrent des deuxièmes moyens de détermination 21 illustrés à la figure 2 en ce que les deuxièmes moyens de stockage 25 stockent pour chaque module
13, 14, une table paramétrique TP2, TP3 prédéterminée reliant un état de charge de chaque module 13, 14, à la tension et au courant mesurés aux bornes dudit module 13, 14, et à la température dudit module 13,
14.
Chaque table paramétrique TP2, TP3 est déterminée par exemple à partir d’un circuit électrique équivalent de chaque module 13, 14 permettant de calculer la fonction de transfert entre le courant et la tension de chaque module 13, 14 pour un état de charge et une température donnés.
Le circuit équivalent est par exemple du type résistif ou résistif et capacitif.
Les moyens de mise en œuvre 26 déterminent l’ état de charge de chaque module 13, 14 en identifiant la valeur de l’ état de charge de chaque module 13, 14 associée par la table paramétrique TP2, TP3 aux valeurs de tension et de température mesurées par les troisièmes capteurs 28, 30 et 29, 32, et à la valeur de courant mesuré par le troisième capteur de courant 32. Les moyens de mise en œuvre 26 déterminent la valeur du deuxième état de charge SOC2 en additionnant les états de charge des modules 13 , 14.
Les premiers et deuxièmes moyens d’ estimation 20, 21 , les capteurs de tension 16 et les troisièmes capteurs de tension 30, 31 , le capteur de courant 18 et le troisième capteur de courant 32, et les capteurs de température 17 et les troisièmes capteurs de température 28, 29 sont de technologie dissimilaire pour s’ affranchir des défaillances de modes communs.
La figure 4 illustre schématiquement un troisième exemple du système d’ alimentation 7.
On retrouve la batterie 8 comprenant le pack 15 et le dispositif d’ estimation 9 comportant les premiers moyens d’ estimation 20, les premiers moyens de stockage 19, et les moyens de comparaison 27.
Cet exemple diffère de l’ exemple précédent illustré à la figure 2 en ce que les moyens de mesure comportent un quatrième capteur de courant 33 mesurant le courant aux bornes du pack 15 formant l’ ensemble de cellules.
En outre, les deuxièmes moyens de détermination 21 diffèrent des deuxièmes moyens de détermination 21 illustrés à la figure 2 en ce que les deuxièmes moyens de stockage 25 stockent la valeur de la capacité totale Co du pack 15, et les moyens de mise en œuvre 26 déterminent la valeur du deuxième état de charge SOC2 en déterminant la quantité d’électricité instantanée transitant par les bornes du pack 15 à partir des mesures du quatrième capteur de courant 33 en additionnel ou retranchant ladite quantité d’électricité de la capacité totale Co selon que le pack 15 délivre ou reçoit de l’ énergie électrique. Les moyens de mise en œuvre comportent par exemple un capteur de courant de type shunt ou effet hall.
Les premiers et deuxièmes moyens d’ estimation 20, 21 , le capteur de courant 18 et le quatrième capteur de courant 33 sont de technologie dissimilaire pour s’ affranchir des défaillances de modes communs.
La figure 5 illustre schématiquement un quatrième exemple du système d’ alimentation 7. On retrouve la batterie 8 comprenant le pack 15 et le dispositif d’ estimation 9 comportant les premiers moyens d’ estimation 20, les premiers moyens de stockage 19, et les moyens de comparaison 27.
Cet exemple diffère de l’ exemple précédent illustré à la figure 2 en ce que les moyens de mesure comportent un cinquième capteur de courant 34 mesurant le courant aux bornes de la batterie 8, un cinquième capteur de tension 35 mesurant la tension aux bornes de la batterie 8, et un cinquième capteur de température 36 mesurant la température de la batterie 8.
L’ ensemble des cellules 12 de la batterie 8 forme l’ ensemble de cellules.
En outre, les deuxièmes moyens de détermination 21 diffèrent des deuxièmes moyens de détermination 21 illustrés à la figure 2 en ce que les deuxièmes moyens de stockage 25 stockent un abaque ABQ prédéterminé reliant le deuxième état de charge SCO2 à la tension et au courant circulant aux bornes de la batterie 8 mesurés par les cinquièmes capteurs 34, 35, et à la température mesurée par le cinquième capteur de température 36.
Les moyens de mis en œuvre 26 déterminent le deuxième état de charge SCO2 en identifiant la valeur du deuxième état de charge SCO2 associée par l’ abaque ABQ aux valeurs de tension et de température mesurées par les cinquièmes capteurs 36, 35 et à la valeur du courant mesuré par le cinquième capteur de courant 34.
Les premiers et deuxièmes moyens d’ estimation 20, 21 , les capteurs de tension 16 et le cinquième capteur de tension 35 , le capteur de courant 18 et le cinquième capteur de courant 34, et les capteurs de température 17 et le cinquième capteur de température 36 sont de technologie dissimilaire pour s’ affranchir des défaillances de modes communs.
Le dispositif d’ estimation 9 comportant deux canaux de mesure différents permet d’ obtenir deux estimations de l’ état de charge sans redonder l’ ensemble des capteurs mis en œuvre par les deux canaux de mesure permettant de simplifier la réalisation de la batterie et des harnais reliant les capteurs aux moyens de détermination des états de charge des canaux de mesure. Ces simplifications permettent de réduire l’encombrement et la masse du système 7.
En outre, l’ implantation dans le premier canal de capteurs 16, 17, 18 et de premiers moyens de détermination 20 et dans le deuxième canal de mesure de capteurs 22, 23 , 24, 28, 29, 30, 31 , 32, 33 , 34, 35 , 36 de technologie dissimilaire de celle du premier canal de mesure, et de deuxièmes moyens de détermination 21 dans le deuxième canal de mesure de technologie dissimilaire de celle du premier canal de mesure permet d’ améliorer la sûreté de fonctionnement du système 7. Les estimations de l’ état de charge SOC 1 , SOC2 de la batterie 8 et la comparaison des états de charge entre eux permettent de détecter et d’ alerter de la défaillance de l’un des moyens de détermination 20, 21 de l’ état de charge de la batterie 8.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé d’ estimation de deux états de charge (SOC 1 , SOC2) d’une batterie (8) comportant une pluralité de cellules ( 12) reliées entre elles, le procédé comportant la détermination d’un premier état de charge (SOC 1 ) de la batterie à partir de la tension aux bornes de chaque cellule et d’ au moins une température au voisinage de chaque cellule, d’un courant circulant aux bornes de la pluralité de cellules, et de tables paramétriques (TAB 1 , TAB2, TABn) prédéterminées, chaque table paramétrique reliant un état de charge d’une cellule à la tension aux bornes de ladite cellule, à la température au voisinage de ladite cellule, et au courant aux bornes de la pluralité de cellules, caractérisé en ce que le procédé comprend la détermination d’un deuxième état de charge (SOC2) de la batterie à partir d’ au moins une grandeur mesurée aux bornes d’ au moins un ensemble de cellules ( 13 , 14, 15) de la batterie, au moins une fraction de la pluralité de cellules formant l’ ensemble de cellules comportant au moins deux cellules.
2. Procédé selon la revendication 1 , la batterie comportant l’ ensemble de cellules formant un pack ( 15), la détermination du deuxième état de charge comporte : la détermination d’une première grandeur comportant la tension aux bornes de chaque pack et d’une deuxième grandeur comportant le courant aux bornes dudit pack, la détermination de la température dudit pack, et la détermination du deuxième état de charge (SCO2) de la batterie (8) à partir la tension et du courant aux bornes de chaque pack, de la température de chaque pack, et d’une table paramétrique (TP I ) prédéterminée reliant un état de charge de chaque pack à la tension et au courant aux bornes de chaque pack, et à la température de chaque pack.
3. Procédé selon la revendication 1 , la batterie comportant au moins deux ensembles de cellules, chaque ensemble formant un module ( 13, 14), la détermination du deuxième état de charge comporte : la détermination pour chaque module ( 13, 14) d’une première grandeur comportant la tension aux bornes dudit module et d’une deuxième grandeur comportant le courant aux bornes dudit module, la détermination de la température de chaque module ( 13 ; 14), et la détermination du deuxième état de charge de la batterie à partir la tension et du courant aux bornes de chaque module, de la température de chaque module, et d’ au moins une table paramétrique (TP2, TP3) prédéterminée reliant un état de charge de chaque module à la tension et au courant aux bornes dudit module, et à la température dudit module.
4. Procédé selon la revendication 1 , la batterie comportant l’ ensemble de cellules formant un pack ( 15), chaque pack comportant une fraction de la pluralité de cellules, la détermination du deuxième état de charge comporte : la détermination de la grandeur comportant le courant aux bornes de chaque pack, la détermination de la quantité d’ électricité instantanée transitant par les bornes de chaque pack à partir du courant aux bornes dudit pack, et la détermination du deuxième état de charge à partir de la capacité de chaque pack (Co) et de la quantité d’ électricité instantanée transitant par les bornes de chaque pack.
5. Procédé selon la revendication 1 , dans lequel l’ ensemble de cellules de la batterie (8) comporte la pluralité de cellules ( 12) de la batterie, la détermination du deuxième état de charge comporte : la détermination d’une première grandeur comportant la tension aux bornes de la batterie et d’une deuxième grandeur comportant le courant de la batterie la détermination de la température de la batterie, et la détermination du deuxième état de charge à partir de la tension et le courant aux bornes de la batterie, de la température de la batterie, et d’un abaque (ABQ) prédéterminé reliant le deuxième état de charge à la tension et au courant aux bornes de la batterie, et à la température de la batterie.
6. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, comportant en outre une comparaison du premier état de charge (SOC 1 ) et du deuxième état de charge (SOC2) , et dans lequel : si l’ écart en valeur absolu entre premier état de charge et du deuxième état de charge est inférieur à un seuil prédéterminé, le procédé comporte la délivrance d’un signal indicatif du premier état de charge, si l’ écart en valeur absolu entre premier état de charge et du deuxième état de charge est supérieur à un seuil prédéterminé, le procédé comporte la délivrance d’un signal d’ alerte.
7. Dispositif (9) d’ estimation de deux états de charge (SOC 1 , SCO2) d’une batterie (8) comportant une pluralité de cellules ( 12) reliées entre elles, au moins une fraction de la pluralité de cellules formant au moins un ensemble de cellules ( 13, 14, 15) comportant au moins deux cellules, le dispositif comportant : des premiers moyens de détermination (20) comprenant des tables paramétriques (TAB 1 , TBA2, TABn) prédéterminées et étant configurés pour déterminer un premier état de charge (SOC 1 ) de la batterie à partir de la tension aux bornes de chaque cellule ( 12) et de la température au voisinage de chaque cellule, du courant circulant aux bornes de la pluralité de cellules, et des tables paramétriques, chaque table paramétrique reliant un état de charge d’une cellule à la tension aux bornes de ladite cellule, à la température de ladite cellule, et au courant aux bornes de la pluralité de cellules, caractérisé en ce que le dispositif comprend en outre des deuxièmes moyens de détermination (21 ) configurés pour déterminer un deuxième état de charge (SCO2) de la batterie à partir d’ au moins une grandeur mesurée aux bornes de l’ensemble de cellules.
8. Dispositif selon la revendication 7 , comportant en outre des moyens de comparaison (27) du premier état de charge (SOC 1 ) et du deuxième état de charge (SOC2) configurés pour : délivrer un signal indicatif du premier état de charge si l’ écart en valeur absolu entre premier état de charge et du deuxième état de charge est inférieur à un seuil prédéterminé ; et délivrer un signal d’ alerte si l’écart en valeur absolu entre premier état de charge et du deuxième état de charge est supérieur à un seuil prédéterminé.
9. Système d’ alimentation électrique (7) pour aéronef, comportant une batterie (8) comprenant une pluralité de cellules ( 12) reliées entre elles, chaque cellule comportant un capteur de tension ( 16) mesurant la tension aux bornes de ladite cellule, la batterie comportant en outre au moins un capteur de température ( 17) mesurant la température au voisinage des cellules, et un capteur de courant ( 18) mesurant un courant circulant aux bornes de la pluralité de cellules, le système comportant en outre des moyens de mesure (22, 23, 24, 28, 29, 30, 31 , 32, 33, 34, 35) pour déterminer une grandeur aux bornes de l’ ensemble de cellules, et un dispositif (9) selon l’une des revendications 7 et 8 relié aux capteurs de tension, de température, de courant et aux moyens de mesure.
10. Aéronef ( 1 ) comportant un système d’ alimentation (7) selon la revendication 9.
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