Brevet FR2881529A1 — publié le 20060804

Système et procédé d'estimation de la charqe d'une batterie L'invention se rapporte à un système et un procédé d'estimation de l'état de charge d'une batterie et notamment un tel système apte à être utilisé pour un véhicule automobile. Il existe de nombreux dispositifs d'estimation de l'état de charge d'une batterie. Il existe notamment des systèmes dynamiques qui, à partir de calculs très complexes, suivent l'évolution de l'état de charge. Cependant, ces dispositifs sont difficiles à mettre au point et sont rapidement décalés aussi to bien dans le temps que dans la valeur effective de l'état de charge. Ainsi, par exemple lors d'une maintenance d'un véhicule automobile, il n'existe actuellement pas de moyens capables de calculer rapidement l'état de charge de ces dispositifs. Le but de la présente invention est de pallier tout ou partie les inconvénients cités précédemment. A cet effet, l'invention se rapporte à un dispositif de spécification d'une batterie comprenant un capteur pour mesurer la tension aux bornes de la batterie, un capteur pour mesurer le courant transitant dans la batterie, une source d'alimentation électrique reliée à la batterie caractérisé en ce qu'il comporte: -une entrée pour recevoir une estimation de l'état de charge actuel de la batterie, et -un module de détermination des paramètres de la batterie comprenant: - un module de pilotage de la source d'alimentation, et - un module de relevé du courant en fonction de l'estimation de l'état de charge actuel de la batterie et de la mesure de la tension aux bornes de la batterie. - une mémoire contenant plusieurs valeurs d'état de charge estimé et plusieurs valeurs de tension ainsi que la valeur du courant correspondante pour chacune des valeurs d'état de charge et de tension. Cette mémoire permet donc de caractériser l'état de charge d'une batterie par des valeurs très simples à mesurer. L'invention concerne également un système d'estimation de l'état de charge d'une batterie comprenant un capteur pour mesurer la tension aux bornes de la batterie, un capteur pour mesurer le courant transitant dans la batterie, une source d'alimentation électrique reliée à la batterie caractérisé en ce qu'il comprend: - un module de pilotage de la source d'alimentation, o - une!mémoire citée ci-dessus, - une unité d'estimation de l'état de charge comportant: - un module de relevé du courant actuel et de la tension actuelle imposée, - un module de calcul de l'état de charge par 15 interpolation des valeurs de courant et de tension comprises dans ladite mémoire. Comme expliqué ci avant, par une simple interpolation, c'est-à-dire un calcul très simple, il est possible d'estimer l'état de charge de la batterie caractérisée. L'invention se rapporte également à un procédé d'estimation de l'état de charge d'une batterie comportant les étapes consistant à : -mesurer le courant actuel transitant dans la batterie, - mesurer la tension actuelle aux bornes de la batterie, caractérisé en ce qu'il comporte de plus les étapes consistant à: - piloter la source d'alimentation pour mettre la batterie en état de charge, préférentiellement avec une tension supérieure à sa tension nominale, -calculer l'état de charge par interpolation, préférentiellement linéaire, des valeurs de courant et de tension de ladite mémoire, Enfin, l'invention se rapporte à un support d'enregistrement caractérisé en ce qu'il comporte les instructions pour l'exécution d'un procédé d'estimation de l'état de charge d'une batterie ci-dessus. D'autres particularités et avantages ressortiront clairement de la description qui en est faite ci-après, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux dessins annexés, dans lesquelles: - la figure 1 est une représentation schématique d'un io système d'estimation de l'état de charge conforme à l'invention; - la figure 2 est une représentation d'une unité de commande conforme audit système; - la figure 3 est un organigramme du procédé d'estimation ts de l'état de charge selon l'invention. Dans l'exemple illustré à la figure 1, on peut voir un système d'estimation de l'état de charge généralement annoté 1. Il comporte des moyens de détection 3, une unité de commande 5 et une source d'alimentation électrique 7 pour déterminer l'état de charge d'une batterie 9. Les batteries 9, avec lesquelles fonctionnent le système et le procédé selon l'invention, peuvent être du type Lithion-lon, Nickel-MétalHydrure ou Nickel-Cadmium. Cependant, d'autres types de batterie 9 peuvent être envisagés comme expliqué ci- après. Les moyens de détection 3 comportent un capteur 11 pour mesurer la tension aux bornes de la batterie 9 et un capteur 13 pour mesurer le courant transitant dans la batterie 9. Le capteur 11 peut être par exemple un voltmètre. Le capteur 13 peut être un ampèremètre. Ces moyens de détection 3 vont permettre caractériser la batterie 9, notamment en cas de nécessité de réétalonnage, et d'estimer son état de charge. La source d'alimentation 7 est capable de fournir à la batterie 9 une tension ou un courant qui est, soit constant, soit variant. Elle est utilisée également pour caractériser la batterie 9 en variant ses paramètres et pour estimer l'état de charge de la batterie 9 en fournissant un signal électrique apte à la mettre en charge. Comme illustré dans l'exemple de la figure 2, l'unité de commande 5 comporte principalement un module de relevé 21 des capteurs 11 et 13 qui relie un module de calcul 23 et un module de pilotage 19. Le module de calcul 23, qui est lié à une mémoire 25, est utilisé pour déterminer l'état de charge de la batterie 9. La o méthode pour déterminer cette estimation sera expliquée ci-après dans le procédé selon l'invention. Le module de pilotage 19 est utilisé pour gérer la source d'alimentation 7 à partir des valeurs récupérées par le module de relevé 21. 1s Dans un exemple d'organigramme du procédé d'estimation 31 de la charge d'une batterie 9 est illustré à la figure 3. La première étape 33 consiste à imposer un courant ou une tension aux bornes de la batterie 9. Cette action est réalisée par le module de pilotage 19 qui gère la source d'alimentation 7. Pour déterminer les valeurs de pilotage, le module 19 peut, par exemple, être en contact d'une interface (non représentée) avec laquelle un opérateur choisi lesdites valeurs. Ensuite, la source d'alimentation 7 est gérée par le module de pilotage 19 à partir des valeurs détectées par le module de relevé 21. Préférentiellement, le module de pilotage 19 gère la source d'alimentation 7 en tension. Cette tension est choisie de manière à être supérieure à la tension nominale de la batterie 9, c'est-à-dire de manière à ce que la batterie 9 soit en charge. Enfin, de manière préférée, la charge est faite à tension sensiblement constante. La deuxième étape 35 consiste à mesurer les valeurs caractéristiques de la batterie 9. Cette étape 35 comporte donc l'étape de mesure 37 de la tension et l'étape de mesure 39 du courant à partir respectivement des capteurs 11 et 13. La mémoire 25 comporte des valeurs du type suivant: Tension (V) 13. 4 13. 5 13.6 13.8 14.0 14.2 14.4 14.6 17.1 20.5 24.2 31.8 40.1 49.0 58.5 68.7 U 70 9.2 11.6 14.3 19.9 26.1 32.9 40.3 48.3 a). . 80 3.95 5.3 6.8 10. 0 13. 7 17.9 22.5 27.6 ça 90 0.97 1.27 1.63 2.56 3.78 5.3 7.1 9.3 w Le tableau ci-dessus est un exemple de caractéristiques d'une batterie 9. Il comporte sur la première ligne des tensions qui varient arbitrairement entre 13,4 et 14,6 Volts (ci-après V) et sur la deuxième colonne des valeurs d'état de charge qui s'étendent entre 60 et 90 pour cent (ci- après %). A l'intersection de chacune de ces valeurs correspond une valeur d'intensité de courant. Ainsi dans l'exemple ci-dessus, si la batterie 9 possède une différence de potentiel de 13,4 V et un état de charge de 60 % (c'est-à-dire un peu plus de la moitié), il est attendu que le courant avoisine 17,1 Ampères (ci-après A). La troisième étape 43 calcule, par interpolation des valeurs mesurées lors des étapes 37 et 39 (c'est-à-dire la tension et le courant), l'état de charge. Ce calcul est réalisé au moyen du module de calcul 23. L'interpolation étant une méthode de calcul très connue, elle ne sera pas d'avantage expliquée ci-après. Bien évidemment, plus le pas des tableaux, c'est-à-dire les intervalles entre les valeurs, compris dans la mémoire 25 est petit, plus les valeurs résultant de l'étapes de calcul 43 sont fines. Grâce à ce procédé 31 qui repose sur une méthode très simple, il est possible d'estimer très rapidement l'état de charge de la batterie 9. Cela peut être utile notamment pour réétalonner un estimateur de charge du type dynamique. Préférentiellement, l'étape 43 calcule la valeur par interpolation linéaire. II est également préféré, lors de l'étape 43, que si les valeurs mesurées lors des étapes 37 et/ou 39 sont strictement égales aux valeurs présentes dans les tableaux de la mémoire 25, il soit pris la valeur immédiatement supérieure comme deuxième valeur. L'invention comporte également un dispositif de spécification généralement annoté 49. Il est utile dans le cas où les tableaux de la mémoire 25 ne seraient pas appropriés. Cela peut être le cas parce que la batterie 9 est détériorée par de nombreuses charges ou parce qu'il n'est pas prévu le type de w batterie 9 à instrumenter. Il utilise sensiblement les mêmes composants que le système d'estimation 1 et le procédé d'estimation 31. Aussi, pour les mêmes composants, il est utilisé les mêmes références. Le dispositif de spécification 49 comporte principalement une 1s entrée 51 qui est destinée à recevoir une estimation de l'état de charge de la batterie 9, un module de détermination 53 des paramètres de la batterie 9 et les capteurs 11 et 13. L'entrée 51 pour recevoir cette estimation de l'état de charge de la batterie 9 peut, par exemple, être renseignée par un opérateur à partir d'une décharge connue de la batterie 9 ou par un autre procédé. Le module de détermination 53 reçoit en permanence les valeurs du module de relevé 21 et de l'entrée 51. Il peut envoyer ses ordres au module de pilotage 19 qui gère comme expliqué précédemment la source d'alimentation 7. II peut également enregistrer des valeurs dans la mémoire 25. Ainsi, à partir des ordres adressés au module de pilotage 19 et des valeurs mesurées par le module de relevé 21, le module de détermination 53 peut inscrire dans la mémoire 25 d'autres 3o tableaux non enregistrés au préalable du type de celui ci-dessus. Bien entendu, la présente invention ne se limite pas à l'exemple illustré mais est susceptible de diverses variantes et modifications qui apparaîtront à l'homme de l'art. En particulier, il peut être imaginé un tableau de valeur renseigné à partir de valeurs de courant et d'état de charge. La charge peut également être réalisée à courant constant ou bien encore à courant variable. REVENDICATIONS 1. Dispositif de spécification (49) d'une batterie (9) comprenant un capteur (11) pour mesurer la tension aux bornes de la batterie, un capteur (13) pour mesurer le courant transitant dans la batterie, une source d'alimentation électrique (7) reliée à la batterie (9) caractérisé en ce qu'il comporte: - une entrée (51) pour recevoir une estimation de l'état de charge actuel de la batterie (9), et io - un module de détermination (53) des paramètres de la batterie (9) comprenant: -un module de pilotage (19) de la source d'alimentation, et -un module de relevé (21) du courant en fonction de l'estimation de l'état de charge actuel de la batterie et de la mesure de la tension aux bornes de la batterie. - une mémoire (25) comprenant plusieurs valeurs d'état de charge estimé et plusieurs valeurs de tension ainsi que la valeur du courant correspondante pour chacune des valeurs d'état de charge et de tension. 2. Système d'estimation (1) de l'état de charge d'une batterie (9) comprenant un capteur (11) pour mesurer la tension aux bornes de la batterie, un capteur (13) pour mesurer le courant transitant dans la batterie, une source d'alimentation électrique (7) reliée à la batterie (9) caractérisé en ce qu'il comprend: - un module de pilotage (19) de la source d'alimentation, - une mémoire (25) comprenant plusieurs valeurs d'état de charge estimé et plusieurs valeurs de tension ainsi que la valeur du courant correspondante pour chacune des valeurs d'état de charge et de tension, -une unité d'estimation (5) de l'état de charge comportant: -un module de relevé (21) du courant actuel et de la tension actuelle imposée, - un module de calcul de l'état de charge intermédiaire (23) par interpolation des valeurs de courant et de tension comprises dans ladite mémoire pour les deux valeurs de température, 3. Procédé d'estimation (31) de l'état de charge d'une batterie (9) comportant les étapes consistant à : - mesurer (37) le courant actuel transitant dans la batterie, - mesurer (39) la tension actuelle aux bornes de la batterie, caractérisé en ce qu'il comporte de plus les étapes consistant io à : - piloter (33) la source d'alimentation (7) pour mettre la batterie (9) en état de charge, calculer (43) l'état de charge intermédiaire par interpolation des valeurs de courant et de tension de ladite mémoire pour chaque valeur de température discriminée, 4. Procédé d'estimation (31) de l'état de charge d'une batterie (9) selon la revendication 3, caractérisé en ce que la source d'alimentation (7) est pilotée en tension. 5. Procédé d'estimation (31) de l'état de charge d'une batterie (9) selon la revendication 4, caractérisé en ce que la tension imposée est supérieure à la tension nominale de la batterie (9). 6. Procédé d'estimation (31) de l'état de charge d'une batterie (9) selon l'une des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que l'interpolation, pour le calcul de l'état de charge intermédiaire (43), est linéaire. 7. Support d'enregistrement caractérisé en ce qu'il comporte les instructions pour l'exécution d'un procédé d'estimation de l'état de charge d'une batterie conforme à l'une des revendications 3 à 6.