Brevet FR2811434A1 — publié le 20020111

La présente invention concerne un système de détermination de l'état de charge d'une batterie d'alimentation en énergie électrique d'un véhicule auto- mobile. L'augmentation des besoins en énergie électrique des consommateurs embarqués en nombre de plus en plus important à bord des véhicules automobi- les, rend nécessaire la maîtrise de la production et du stockage de l'énergie électrique dans ceux-ci. Dans le cadre d'un tel stockage d'énergie par batterie, les éléments à prendre en considération sont essentiellement l'état de charge de la batterie et I'état de santé de celle-ci. On sait que cet état de charge peut par exemple être estimé à partir d'informations délivrées notamment par un capteur de courant. Cependant, I'implantation d'un tel de capteur de courant pose un cer- tain nombre de problèmes, notamment d'intégration et de coût. Le but de l'invention est de résoudre ces problèmes. A cet effet, I'invention a pour objet un système de détermination de l'état de charge d'une batterie d'alimentation en énergie électrique d'un véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comporte: - des moyens de déclenchement d'une modification prédéterminée de la charge du réseau électrique de bord du véhicule pour faire varier le courant débité par la batterie de façon prédéterminée, - des moyens de mesure de la variation de tension aux bornes de la batterie, résultant de cette variation de charge, - des moyens de détermination de la température de l'électrolyte de la batterie, et - des moyens de détermination par estimation, de l'état de charge de la batterie, à partir de ces informations de variation de courant, de variation de tension et de température. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant au dessin an- nexé qui représente un schéma synoptique illustrant la structure générale d'un système de détermination selon l'invention. L'objet de ce système est donc d'estimer l'état de charge d'une batterie d'alimentation en énergie électrique d'un véhicule automobile sans utiliser de capteur de courant. Ceci a pour effet une meilleure optimisation des stratégies de déles- tage des consommateurs embarqués à bord du véhicule en fonction de l'énergie restante disponible dans cette batterie. Ceci doit également permettre d'offrir plus longtemps des prestations électriques attendues par un utilisateur sans mettre en péril les capacités de mo- bilité du véhicule. L'idée de base de ce système de détermination consiste à utiliser des données relatives au réseau électrique de bord du véhicule pour déterminer la capacité restante dans la batterie. En fait, ce système se décompose en quatre moyens principaux comme cela est illustré sur la figure. Ce système comporte en effet des moyens désignés par la référence générale 1, de déclenchement d'une modification prédéterminée de la charge du réseau de bord électrique du véhicule pour faire varier le courant débité par la batterie de façon prédéterminée. Lorsque ces moyens sont activés, ils demandent au réseau de bord du véhicule, de faire varier la tension de celui-ci, soit par enclenchement d'un consommateur prédéterminé, c'est à dire d'un équipement du véhicule, soit par modification prédéterminée de la consigne de pilotage du générateur électrique associé à la batterie. A partir de ces informations de tension, avant et après déclenchement de la modification de charge, de l'information de variation de courant corres- pondante et d'une information d'estimation de la température de la batterie qui sera décrite plus en détail par la suite, des moyens déterminent par estimation l'état de charge de la batterie ainsi que le courant de batterie. L'information de variation de tension est délivrée par des moyens de mesure correspondants désignés par la référence générale 2. En fait, la variation de charge et donc de courant peut être obtenue par exemple par enclenchement d'un équipement électrique prédéterminé du véhi- cule dont la consommation est connue. Le système selon l'invention comporte également des moyens d'esti- mation de la température de la batterie, qui sont désignés par la référence géné- rale 3 sur cette figure. En fait, ces moyens d'estimation peuvent recevoir différentes informa- tions parmi lesquelles une information de température de liquide de refroidisse- ment du moteur du véhicule, une information de température d'air dans l'environ- nement de ce moteur et une information de vitesse du véhicule, ces moyens étant adaptés pour estimer, à partir de ces informations, la température de l'élec- trolyte de la batterie et pour délivrer celle-ci aux autres moyens de ce système. Ces différentes informations sont alors transmises à des moyens 4 de détermination par estimation de l'état de charge de la batterie et du courant de batterie en continu. Ces moyens déterminent en temps réel une estimation du courant de batterie et par intégration, une estimation de l'état de charge de la batterie à partir des informations de variation de tension de la batterie, des informations d'estima- tion de la température d'électrolyte de celle-ci et de l'information de courant de consommateur. Le cas échéant, si cette information n'existe pas, il suffit de la mettre à zéro sans changer la structure de l'estimateur pour obtenir une estimation de I'état de charge de cette batterie. Ces différentes informations sont également entrées dans des moyens de vérification de la cohérence de celles-ci, chargés de surveiller le bon fonc- tionnement du système et la cohérence des informations délivrées. Le cas échéant, ces moyens de vérification enclenchent le fonction- nement des moyens 1 de déclenchement d'une modification de charge du réseau pour déclencher une réinitialisation de l'estimation de l'état de charge de la batte- rie. On conçoit alors qu'une telle structure permet de déterminer de façon relativement précise, l'état de charge d'une batterie sans utiliser de capteur de courant. De plus, cette structure s'adapte aux diverses possibilités du réseau électrique de bord du véhicule, comme par exemple l'utilisation d'un alternateur piloté, d'une charge pilotée ou la connaissance des courants des consomma- teurs. Il va de soi bien entendu que d'autres modes de réalisation encore de ce système peuvent être envisagés. REVENDICATIONS 1. Système de détermination de l'état de charge d'une batterie d'ali- mentation en énergie électrique d'un véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comporte: - des moyens (1) de déclenchement d'une modification prédéterminée de la charge du réseau électrique de bord du véhicule pour faire varier le courant débité par la batterie de façon prédéterminée, des moyens (2) de mesure de la variation de tension aux bornes de la batterie, résultant de cette variation de charge, - des moyens (3) de détermination de la température de l'électrolyte de la batterie, et - des moyens (4) de détermination par estimation, de l'état de charge de la batterie, à partir de ces informations de variation de courant, de variation de tension et de température. 2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de déclenchement (1) d'une modification de la charge du réseau comprennent des moyens d'enclenchement du fonctionnement d'un équipement électrique prédéterminé du véhicule. 3. Système selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les moyens de détermination (3) de la température de l'électrolyte de la batterie comprennent des moyens d'estimation de celle-ci à partir d'informations de tem- pérature du liquide de refroidissement du moteur du véhicule, de température d'air dans l'environnement de celui-ci et de la vitesse du véhicule. 4. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de détermination de l'état de charge sont as- sociés à des moyens (5) de vérification de la cohérence des informations utili- sées.