Brevet FR2884321A1 — publié le 20061013

L'invention concerne un procédé et un dispositif de gestion de la durée de vie d'une batterie telle qu'une pile, notamment pile lithium/manganèse, présentant des caractéristiques de fonctionnement spécifiques, dans le cadre d'une application donnée d'utilisation de la dite batterie. Cette invention s'applique notamment, mais de façon non exclusive, dans le domaine automobile, à la gestion de la durée de vie des piles, notamment piles lithium/manganèse, intégrées dans des boîtiers électroniques, tels que par exemple les boîtiers électroniques adaptés pour être montés sur les roues de véhicules en vue de la mesure et de la transmission vers une unité centrale montée sur les dits véhicules de paramètres de fonctionnement des dites roues. Parmi les caractéristiques de fonctionnement que doivent satisfaire les batteries telles que les piles, figure notamment la garantie d'une durée de vie minimale des dites batteries dans des conditions de fonctionnement normales prédéterminées, incluant la fourniture, durant l'intégralité de cette durée de vie, d'une tension supérieure à un seuil prédéterminé aux bornes de ces batteries. Ainsi, notamment, dans le domaine automobile, les piles intégrées dans les boîtiers électroniques doivent présenter une capacité et des caractéristiques de fonctionnement permettant de garantir une alimentation électrique adéquate des divers composants de ces boîtiers électroniques durant la totalité de la durée de vie de ces derniers fixée par le constructeur automobile. Or, dans la pratique, la tension maximale pouvant être fournie aux bornes des batteries est notamment fonction de la température ambiante du milieu dans lequel se trouvent ces batteries, et, pour une température ambiante identique, la valeur de cette tension diminue au fur et à mesure du vieillissement des dites batteries. De ce fait, dans le cadre d'une application spécifique, la durée de vie garantie d'une batterie, c'est-à-dire la période durant laquelle cette batterie garantit la fourniture d'une tension minimale donnée, est fortement influencée par les conditions de températures dans lesquelles doit fonctionner la dite batterie, et le plus souvent, ces conditions de température conduisent à une diminution notable de cette durée de vie garantie . L'invention vise à pallier cet inconvénient et a pour objectif essentiel de fournir un procédé de gestion de la durée de vie d'une batterie conduisant, dans des conditions équivalentes de températures, à augmenter de façon significative la durée de vie garantie de la dite batterie. Afin de remplir cet objectif, l'invention vise un procédé de gestion de la durée de vie d'une batterie consistant, dans le cadre d'une application donnée d'utilisation de la dite batterie: - à intégrer dans l'application un élévateur de tension alimenté 5 électriquement par la batterie et adapté pour pallier les éventuelles faiblesses de cette dernière, - à sélectionner un paramètre témoin du fonctionnement de la batterie, et à fixer et à mémoriser une valeur seuil du dit paramètre témoin en deçà de laquelle la dite batterie est considérée comme inapte à assurer une alimentation adéquate de l'application, - à mesurer périodiquement le paramètre témoin et à déclencher l'alimentation de l'élévateur de tension si et seulement si la valeur mesurée du dit paramètre témoin devient inférieure à la valeur seuil mémorisée. (Selon l'invention, par élévateur de tension on entend définir une fonction électronique consistant dans la charge d'un condensateur dont l'énergie est destinée à être consommée pour pallier une baisse temporaire de tension aux bornes de la batterie.) Le procédé de gestion selon l'invention consiste donc, en premier lieu, à utiliser un élévateur de tension pour compenser les éventuelles faiblesses d'une batterie, résultant essentiellement d'un fonctionnement dans des conditions de basses températures, et ainsi pour garantir l'obtention d'une tension supérieure à un seuil prédéterminé aux bornes de cette batterie. Toutefois, le fonctionnement de l'élévateur de tension étant générateur d'une consommation d'énergie, le procédé consiste également à gérer ce fonctionnement, et à déclencher l'alimentation de cet élévateur de tension uniquement lorsque la batterie est déclarée inapte à assurer une alimentation adéquate de l'application. Ainsi le procédé selon l'invention permet de garantir l'obtention d'une tension minimale donnée aux bornes d'une batterie durant toute la durée de vie de cette batterie, moyennant l'utilisation d'un élévateur de tension géré de façon que son fonctionnement affecte de façon minimale la décharge de la dite batterie. Par ailleurs, tel que précité, une étape préalable du procédé de gestion selon l'invention consiste à sélectionner un paramètre témoin du fonctionnement de la batterie permettant de déterminer si cette dernière est apte ou non à assurer une alimentation adéquate de l'application. Selon l'invention, le paramètre témoin sélectionné peut consister en un paramètre représentatif du fonctionnement de la batterie. A titre de mise en oeuvre avantageux, on peut ainsi sélectionner comme paramètre témoin la valeur de la tension aux bornes de la batterie, et fixer et mémoriser comme valeur seuil de la dite tension une valeur théorique de la tension minimale aux bornes de la dite batterie, dite tension minimale de fonctionnement, apte à garantir le fonctionnement de l'application. Selon l'invention, le paramètre témoin sélectionné peut également consister en un paramètre présentant une influence sur le fonctionnement de la batterie. A titre de mise en oeuvre avantageux, on peut ainsi sélectionner comme paramètre témoin la température ambiante du milieu dans lequel est disposée la batterie, et fixer et mémoriser comme valeur seuil de la dite température une valeur de température ambiante prédéterminée en deçà de laquelle la batterie est inapte à garantir, durant toute sa durée de vie, l'obtention de la tension minimale de fonctionnement de l'application. L'invention peut également consister à combiner deux paramètres témoin, et ainsi de façon avantageuse: - à sélectionner un premier paramètre témoin consistant en la température ambiante du milieu dans lequel est disposée la batterie, et un second paramètre témoin consistant en la valeur de la tension aux bornes de la dite batterie, - et lors d'une mesure d'une température inférieure à la valeur seuil correspondante, à mesurer la valeur du second paramètre témoin et à déclencher l'alimentation de l'élévateur de tension si et seulement si la valeur mesurée du dit second paramètre témoin devient inférieure à la valeur seuil mémorisée correspondante. Tel que précité, l'invention s'applique notamment à la gestion de la durée de vie d'une pile, notamment pile lithium/manganèse, intégrée dans un boîtier électronique adapté pour être monté sur une roue d'un véhicule en vue de la mesure et de la transmission vers une unité centrale montée sur le dit véhicule de paramètres de fonctionnement de la dite roue. Dans le cadre de cette application et de façon avantageuse selon l'invention, on sélectionne, comme paramètre témoin du fonctionnement de la pile, un paramètre mesuré par le boîtier électronique dans le cadre de son application de surveillance. De ce fait, la mise en oeuvre du procédé de gestion selon l'invention ne requiert qu'une simple adaptation logicielle des boîtiers électroniques actuels. Par ailleurs, de façon avantageuse selon l'invention, en vue de la détermination de la valeur seuil de la température ambiante du milieu dans lequel est disposée la batterie: - on établit un profil de mission représentatif des paramètres de fonctionnement de l'application visée, conçu pour combiner un profil de températures, un profil des consommations de courant par unité de temps, et un profil des formes du courant consommé, - on effectue un test de vieillissement accéléré de l'application, et on mesure et on mémorise, lors de ce test de vieillissement, l'évolution dans le temps de la température ambiante pour laquelle est obtenue une valeur théorique de la tension minimale aux bornes de la dite batterie, dite tension minimale de fonctionnement, apte à garantir le fonctionnement de l'application. L'invention s'étend à un dispositif de gestion de la durée de vie d'une batterie telle qu'une pile, notamment pile lithium/manganèse, présentant des caractéristiques de fonctionnement spécifiques, dans le cadre d'une application donnée d'utilisation de la dite pile. Selon l'invention ce dispositif de gestion comprend: - un élévateur de tension connecté de façon à être alimenté électriquement par la batterie et adapté pour pallier les éventuelles faiblesses de cette dernière, - des moyens de mémorisation d'une valeur seuil d'un paramètre témoin du fonctionnement de la batterie, en deçà de laquelle la dite batterie est considérée comme inapte à assurer une alimentation adéquate de l'application, - des moyens de mesure périodique du paramètre témoin, -et une unité de gestion reliée aux moyens de mémorisation et aux moyens de mesure, et programmée pour déclencher l'alimentation de l'élévateur de tension si et seulement si la valeur mesurée du paramètre témoin devient inférieure à la valeur seuil mémorisée. D'autres caractéristiques buts et avantages de l'invention ressortiront de la description détaillée qui suit en référence aux dessins annexés qui en représentent à titre d'exemple non limitatif un mode de réalisation préférentiel. Sur ces dessins: - la figure 1 est une vue latérale partielle et schématique d'un véhicule équipé d'un système de surveillance intégrant un dispositif de gestion de la durée de vie d'une pile selon l'invention, - et la figure 2 est un graphique représentant une courbe représentative de l'évolution dans le temps de la température minimale pour laquelle est obtenue une valeur donnée de tension aux bornes d'une pile d'un boîtier électronique d'un système de surveillance. Le système de surveillance mettant en oeuvre le procédé de gestion selon l'invention est représenté, sur la figure 1, monté sur un véhicule 3 muni de quatre roues 30 2 chaussées classiquement chacune d'un pneumatique De tels systèmes de surveillance comportent classiquement, en premier lieu, associé à chaque roue 2, un boîtier électronique tel que 1, par exemple solidarisé sur la jante de la dite roue de façon à être positionné à l'intérieur de l'enveloppe du pneumatique. Chacun de ces boîtiers électroniques 1 intègre des capteurs dédiés à la mesure de paramètres, tels que pression, température, accélération... connectés à une unité de calcul à microprocesseur 4 alimentée électriquement au moyen d'une pile-bouton telle que pile lithium/manganèse, et reliée à un émetteur RF connecté à une antenne 6 radio fréquence. Le système de surveillance comprend, également, un calculateur centralisé ou unité centrale 7 comportant un microprocesseur et intégrant un récepteur RF apte à recevoir les signaux émis par chacun des quatre boîtiers électroniques 1, et connecté, à cet effet, à une antenne 8. De façon usuelle, un tel système de surveillance et notamment son unité centrale 7 sont conçus de façon à informer le conducteur de toute variation anormale des paramètres mesurés par les capteurs associés aux roues 2. Selon l'invention, l'unité de calcul à microprocesseur 4 de chaque boîtier électronique comprend: - un élévateur de tension connecté de façon à être alimenté électriquement par la pile 5 et adapté pour pallier les éventuelles faiblesses de cette dernière, - des moyens de mémorisation de valeurs seuils de paramètres témoins du fonctionnement de la pile 5, en deçà desquelles la dite pile est considérée comme inapte à assurer une alimentation adéquate de l'application, - et une unité de gestion reliée aux moyens de mémorisation et aux capteurs de mesure, et programmée pour déclencher l'alimentation de l'élévateur de tension si et seulement si les valeurs mesurées des paramètres témoin deviennent inférieures aux valeurs seuils mémorisées correspondantes. Selon l'application décrite dans la présente à titre d'exemple non limitatif, les paramètres témoin utilisés consistent en deux paramètres classiquement mesurés par les capteurs de mesure des boîtiers électroniques 1, à savoir respectivement: - la température ambiante du milieu dans lequel est disposée la pile 5, 25 - la valeur de la tension aux bornes de la dite pile. La valeur seuil de la tension aux bornes de la pile 5 consiste en une valeur théorique de la tension minimale aux bornes de la dite pile, dite tension minimale de fonctionnement, apte à garantir le fonctionnement de l'application. Cette valeur seuil est classiquement définie par les fournisseurs des composants intégrés dans les boîtiers électroniques 1, et présente une valeur moyenne de l'ordre de 2,1 Volts dans le cadre du présent exemple. La valeur seuil de la température ambiante est quant à elle déterminée, en fonction des températures moyennes des zones d'évolution des véhicules 3 destinés à être équipés des boîtiers électroniques 1, à partir de l'analyse de la courbe représentée à la figure 2. Cette courbe est obtenue, dans une phase préalable, par la mise en oeuvre d'une procédure d'étalonnage du type de pile 5 utilisée dans le cadre de l'application visée (boîtier électronique 1 d'un système de surveillance), procédure d'étalonnage consistant: - à établir un profil de mission représentatif des paramètres de fonctionnement de l'application visée, conçu pour combiner un profil de températures, un profil des consommations de courant par unité de temps, et un profil des formes du courant consommé, - et à effectuer un test de vieillissement accéléré de l'application, en mesurant et en mémorisant, lors de ce test de vieillissement, l'évolution dans le temps de la température ambiante pour laquelle est obtenue la tension minimale de fonctionnement. Selon l'exemple représenté à la figure 2, la tension seuil de 2,1 Volts est obtenue pour une température ambiante de - 40 degrés lorsque la pile 5 est neuve; cette tension seuil est par la suite obtenue pour des températures ambiantes de plus en plus élevées atteignant par exemple une valeur de l'ordre de 10 degrés pour une pile âgée de 9 ans. Selon cet exemple, une valeur seuil de la température ambiante peut être fixée à 15 degrés. Selon l'application visée, la procédure de déclenchement de l'alimentation de l'élévateur de tension, basée sur l'utilisation des deux paramètres témoin précités, consiste: - à mesurer périodiquement la température ambiante et à comparer la valeur mesurée à la valeur seuil mémorisée égale à - 15 degrés, - lorsque la température ambiante mesurée est inférieure à la valeur seuil mémorisée, à mesurer la valeur de la tension aux bornes de la pile 5 et à comparer cette valeur de tension mesurée à la valeur minimale de fonctionnement mémorisée égale à 2,1 Volts, - et à déclencher l'alimentation de l'élévateur de tension uniquement lorsque la tension mesurée est inférieure à la tension seuil mémorisée. Il est à noter que, selon cette procédure, les seules mesures effectuées périodiquement de façon systématique consistent en des mesures de températures. Or, ces mesures sont effectuées et utilisées dans le cadre de l'application de surveillance des paramètres de fonctionnement des roues 2, en vue de la compensation des valeurs mesurées de ces paramètres, de sorte que cette première étape du procédé de gestion selon l'invention n'induit aucune consommation électrique propre. De ce fait, la seule consommation électrique propre induite par le procédé de gestion selon l'invention concerne les seules mesures de tension, qui n'interviennent toutefois que de façon très sporadique et qui ne génèrent donc qu'une très faible consommation électrique. En conclusion, le procédé de gestion selon l'invention permet: -de garantir l'obtention de la valeur minimale de fonctionnement de l'application durant toute la durée de vie de la pile 5, - d'augmenter de façon notable la durée de vie de la pile 5 par rapport à un procédé qui aurait consisté à déclencher systématiquement l'alimentation de l'élévateur de tension. A titre d'illustration, ce gain de durée de vie est représenté de façon hachurée sur la figure 2, et peut correspondre à une durée de l'ordre de 12 à 18 mois. REVENDICATIONS 1/ Procédé de gestion de la durée de vie d'une batterie (5) telle qu'une pile, notamment pile lithium/manganèse, présentant des caractéristiques de fonctionnement spécifiques, dans le cadre d'une application donnée d'utilisation de la dite batterie, le dit procédé de gestion étant caractérisé en ce que: - on intègre dans l'application un élévateur de tension alimenté électriquement par la batterie (5) et adapté pour pallier les éventuelles faiblesses de cette dernière, - on sélectionne un paramètre témoin du fonctionnement de la batterie (5), et on fixe et on mémorise une valeur seuil du dit paramètre témoin en deçà de laquelle la dite batterie est considérée comme inapte à assurer une alimentation adéquate de l'application, - on mesure périodiquement le paramètre témoin et on déclenche l'alimentation de l'élévateur de tension si et seulement si la valeur mesurée du dit paramètre témoin devient inférieure à la valeur seuil mémorisée. 2/ Procédé de gestion selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'on sélectionne comme paramètre témoin la valeur de la tension aux bornes de la batterie (5), et en ce que l'on fixe et mémorise comme valeur seuil de la dite tension une valeur théorique de la tension minimale aux bornes de la dite batterie, dite tension minimale de fonctionnement, apte à garantir le fonctionnement de l'application. 3/ Procédé de gestion selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'on sélectionne comme paramètre témoin la température ambiante du milieu dans lequel est disposée la batterie (5), et en ce que l'on fixe et mémorise comme valeur seuil de la dite température une valeur de température ambiante prédéterminée en deçà de laquelle la batterie est inapte à garantir, durant toute sa durée de vie, l'obtention de la tension minimale de fonctionnement de l'application. 4/ Procédé de gestion selon les revendications 2 et 3 prises ensemble caractérisé en ce que: - on sélectionne un premier paramètre témoin consistant en la température ambiante du milieu dans lequel est disposée la batterie (5), et un second paramètre 30 témoin consistant en la valeur de la tension aux bornes de la dite batterie, - et lors d'une mesure d'une température inférieure à la valeur seuil correspondante, on mesure la valeur du second paramètre témoin et on déclenche l'alimentation de l'élévateur de tension si et seulement si la valeur mesurée du dit second paramètre témoin devient inférieure à la valeur seuil mémorisée correspondante. 5/ Procédé selon l'une des revendications précédentes de gestion de la durée de vie d'une pile (5), notamment pile lithium/manganèse, intégrée dans un boîtier électronique (1) adapté pour être monté sur une roue (2) d'un véhicule (3) en vue de la mesure et de la transmission vers une unité centrale (7) montée sur le dit véhicule de paramètres de fonctionnement de la dite roue, le dit procédé de gestion étant caractérisé en ce que l'on sélectionne, comme paramètre témoin du fonctionnement de la pile (5), un paramètre mesuré par le boîtier électronique (1) dans le cadre de son application de surveillance. 6/ Procédé de gestion selon la revendication 3 caractérisé en ce que, en vue de la détermination de la valeur seuil de la température ambiante du milieu dans lequel est disposée la batterie (5) : - on établit un profil de mission représentatif des paramètres de fonctionnement de l'application visée, conçu pour combiner un profil de températures, un profil des consommations de courant par unité de temps, et un profil des formes du courant consommé, - on effectue un test de vieillissement accéléré de l'application, et on mesure et on mémorise, lors de ce test de vieillissement, l'évolution dans le temps de la température ambiante pour laquelle est obtenue une valeur théorique de la tension minimale aux bornes de la dite batterie, dite tension minimale de fonctionnement, apte à garantir le fonctionnement de l'application. 7/ Dispositif de gestion (4) de la durée de vie d'une batterie (5) telle qu'une pile, notamment pile lithium/manganèse, présentant des caractéristiques de fonctionnement spécifiques, dans le cadre d'une application donnée d'utilisation de la dite batterie, le dit dispositif de gestion étant caractérisé en ce qu'il comprend: - un élévateur de tension connecté de façon à être alimenté électriquement par la batterie (5) et adapté pour pallier les éventuelles faiblesses de cette dernière, - des moyens de mémorisation d'une valeur seuil d'un paramètre témoin du fonctionnement de la batterie (5), en deçà de laquelle la dite batterie est considérée comme inapte à assurer une alimentation adéquate de l'application, - des moyens de mesure périodique du paramètre témoin, -et une unité de gestion reliée aux moyens de mémorisation et aux moyens de mesure, et programmée pour déclencher l'alimentation de l'élévateur de tension si et seulement si la valeur mesurée du paramètre témoin devient inférieure à la valeur seuil mémorisée.