Brevet FR2891774A1 — publié le 20070413

Dispositif et procédé de gestion d'une batterie La présente invention concerne le domaine des batteries, en particulier des batteries embarquées à bord d'un véhicule. L'augmentation du nombre et de la puissance des organes consommateurs d'énergie électrique, par exemple pour la propulsion dans un véhicule hybride, rend souhaitable une augmentation de l'énergie stockable dans les batteries du véhicule. Les batteries conventionnelles plomb-acide sont relativement lourdes. Plus récemment sont apparues les batteries lithium-ion dont les capacités sont intéressantes mais dont la durée de vie ést réduite lorsque leur état de charge reste élevé trop longtemps. La présente invention vise à proposer un dispositif et un procédé de gestion de batterie adapté à une batterie dont la durée de vie est diminuée par un état de charge élevé. La présente invention vise à remédier au défaut évoqué ci-dessus des batteries lithium-ion. La présente invention vise à augmenter la durée de vie des batteries lithium-ion, tout en préservant les performances et une faible consommation d'énergie. Le dispositif de gestion est destiné à une batterie embarquée dans un véhicule. Le dispositif comprend un détecteur d'état de charge de la batterie et un moyen de décharge partielle de la batterie en réponse à un signal provenant d'un superviseur pour atteindre un état de charge assurant une durée de vie longue de ladite batterie lors d'un arrêt du véhicule. On évite ainsi un stockage de la batterie à une charge élevée nuisible à sa durée de vie. Le coût de cycle de vie de la batterie et la production de déchets est réduit. Dans un mode de réalisation, le dispositif comprend un convertisseur pour transférer de l'énergie de ladite batterie vers une autre batterie embarquée à bord du même véhicule lors de la détection d'un état de charge de la batterie. On peut ainsi transférer de l'énergie vers une autre batterie capable de supporter une charge élevée sur une longue période, par exemple une batterie plomb-acide dont l'état de charge élevé a un effet positif sur sa durée de vie. Dans ce cas, on bénéficie d'un double effet favorable à la durée de vie de batteries de deux types différents. Dans un mode de réalisation, le dispositif comprend un ventilateur pour refroidir ladite batterie lors de la détection d'un état de charge de la batterie. Dans un mode de réalisation, le dispositif comprend une unité de commande reliée au détecteur d'état de charge et apte à commander le moyen de décharge partielle en fonction de l'état de charge. Le détecteur d'état de charge peut être un capteur de tension. Dans un mode de réalisation, ladite batterie est de type Lithium/ion. Dans un mode de réalisation, ladite batterie est relié à un moteur électrique de propulsion. Le procédé de gestion d'une batterie embarquée dans un véhicule, comprend la détection d'un état de charge de la batterie et, en réponse à un état de charge détecté, la décharge partielle de la batterie pour atteindre un état de charge assurant une durée de vie longue de ladite batterie lors d'un arrêt du véhicule. Dans un mode de réalisation, la décharge partielle est effectuée en chargeant une autre batterie embarquée à bord du même véhicule. L'énergie stockée à bord du véhicule est sensiblement conservée. L'autre batterie peut être de type plomb-acide, dont la durée de vie est accrue par un état de charge élevé. En d'autres termes, dans un véhicule comprenant au moins deux batteries, l'une d'un premier type à longue durée de vie sous faible état de charge et l'autre d'un deuxième type à longue durée de vie sous fort état de charge, on décharge partiellement la batterie du premier type et on charge partiellement la batterie du deuxième type. Les durées de vie des deux types de batteries sont ainsi accrues. Dans un mode de réalisation, la décharge partielle est effectuée en refroidissant ladite batterie par ventilation. Le refroidissement de ladite batterie résultant de la ventilation est favorable à une durée de vie longue. L'invention peut s'appliquer aux véhicules à propulsion électrique ou hybride permettant de réduire les rejets gazeux dans l'atmosphère. Un véhicule hybride peut comprendre un moteur thermique, un ou plusieurs moteurs électriques montés en parallèle ou en série et des batteries de stockage d'énergie. Grâce à l'invention, la batterie voit réduire sa dégradation due à un état de charge élevé et l'énergie prélevée sur la batterie peut être utilisée pour la préservation de la batterie ou stockée ailleurs. Ceci est particulièrement bénéfique lors d'un arrêt prolongé du véhicule, par exemple lors d'un stationnement dans un parking. La présente invention sera mieux comprise à l'étude de la description détaillée de quelques modes de réalisation pris à titre d'exemples nullement limitatifs et illustrés par les dessins annexés, sur lesquels : -la figure 1 est une vue schématique d'un système selon un premier mode de réalisation; et -la figure 2 est un diagramme temporel lors d'un arrêt d'un véhicule équipé du système de la figure 1. Tel qu'illustré sur la figure 1, le dispositif de gestion de batterie comprend un détecteur 4 d'état de charge d'une batterie et un moyen de décharge partielle de la batterie commandé par un superviseur 5, par exemple sous la forme d'un élément consommateur d'énergie électrique 3 ou d'un moto-ventilateur 8. Le dispositif est associé à une batterie 2, par exemple de type lithium-ion, reliée au détecteur 4 assurant la surveillance de l'état de charge de la batterie 2 et envoyant en sortie un signal d'état de charge de la batterie 2 au superviseur 5 faisant également partie du dispositif. Dans le mode de réalisation représenté, la batterie 2 peut être reliée à un générateur 1, par exemple comprenant un alternateur associé à un onduleur, l'alternateur étant entraîné par un moteur thermique. La batterie 2 peut également être reliée à une autre batterie 7, par exemple de type plomb-acide, par l'intermédiaire d'une interface 6, par exemple un convertisseur continu-continu pouvant comprendre un hacheur. La batterie 7 peut présenter une tension nominale de l'ordre de 12 volts et la batterie 2 peut présenter une tension nominale plus élevée, de l'ordre de quelques dizaines à quelques centaines de volts. L'interface 6 est reliée au superviseur 5 pour recevoir des ordres de commande de transfert d'énergie de la batterie 2 vers la batterie 7 ou de la batterie 7 vers la batterie 2. Les organes consommateurs 3 et le moto-ventilateur 8 sont également reliés au superviseur 5 pour recevoir des ordres d'actionnement. Le moto-ventilateur 8, en fonctionnement, est alimenté par la batterie 2 et dirige sur ladite batterie 2 un flux d'air, de refroidissement. La batterie 2 est également reliée à un bloc moteur électrique 9 relié à la batterie 7 et au superviseur 5. Le bloc moteur électrique 9 peut comprendre un moteur électrique de propulsion et une unité de pilotage du moteur électrique de propulsion. Le bloc moteur électrique 9 est généralement alimenté par la batterie 2 pour propulser le véhicule ou assister la propulsion du véhicule. Lors d'un freinage, le bloc moteur électrique est capable de fournir une énergie électrique de récupération pour recharger la batterie 2. Le bloc moteur électrique 9 et le superviseur 5 sont reliés par une ligne d'échange de données, de telle sorte que le superviseur 5 reçoit des informations en provenance du bloc moteur électrique 9 et permettant d'optimiser la gestion de la batterie 2 et que le bloc moteur électrique 9 reçoit des informations en provenance du superviseur 5 permettant audit bloc moteur électrique 9 d'optimiser sa gestion. Dans certains modes de réalisation, le générateur 1 et le bloc moteur électrique 9 pourront être constitués par un seul système. Le détecteur d'état de charge 4 peut comprendre un capteur de tension transmettant au superviseur 5 un signal représentatif de la tension aux bornes de la batterie 2. Le détecteur d'état de charge 4 peut également comprendre un capteur de température et une sonde de courant. Lors d'un déplacement du véhicule à bord duquel est embarqué le dispositif, le superviseur 5 gère l'énergie stockée dans la batterie 2 en fonction de différentes données, telles qu'exposées dans le document US 2005/0088139. Un arrêt du véhicule est en général précédé d'un ralentissement au cours duquel le bloc moteur électrique 9 est susceptible de récupérer de l'énergie et de charger la batterie 2. A l'immobilisation complète du véhicule, la batterie 2 présente donc une probabilité importante de se trouver dans un état de charge élevé. Or, certains types de batteries, notamment les batteries lithium-ion, présentent une dégradation au cours du temps d'autant plus forte que leur état de charge est élevé. Si l'arrêt du véhicule est de courte durée, par exemple à un feu rouge ou à un panneau stop, l'énergie nécessaire à la remise en mouvement et à l'accélération du véhicule sera prélevée quelques dizaines de secondes après l'arrêt, provoquant alors une baisse du niveau de charge de la batterie 2. Dans un tel cas, la batterie 2 ne subira pas de dégradation importante. Au contraire, lors d'un arrêt du véhicule pour une durée plus longue, par exemple dans une place de stationnement, la batterie 2 risque de rester pendant une longue période, de plusieurs heures ou de plusieurs jours, à un niveau de charge élevé, d'où une dégradation sensible de ladite batterie 2. Pour éviter une telle dégradation, le superviseur 5, lorsqu'un état d'arrêt prolongé du véhicule est détecté, par exemple après coupure du contact et verrouillage des portières, commande une décharge partielle de ladite batterie 2. La décharge partielle peut être effectuée de plusieurs manières. Le superviseur 5 peut commander l'actionnement du moto-ventilateur 8, permettant le refroidissement de la batterie 2. Ceci s'avère particulièrement intéressant dans le cas où la température de la batterie 2 est élevée, ce qui est également néfaste à sa durée de vie. Le superviseur 5 peut commander ce mode de décharge partielle de la batterie 2 par actionnement du moto-ventilateur 8 sur détection d'une température élevée de la batterie 2 par le détecteur 4 ou encore par détection d'une température extérieure élevée. Le superviseur 5 peut également commander l'interface 6 entre la batterie 2 et la batterie 7, de telle sorte que l'interface 6 prélève de l'énergie sur la batterie 2 et en fournisse à la batterie 7. L'énergie stockée dans la batterie 2 est alors sensiblement conservée et stockée dans la batterie 7, ce qui s'avère économique en énergie. En outre, dans le cas où la batterie 7 est une batterie de type plomb-acide, l'augmentation de l'état de charge de la batterie 7 est favorable à sa longévité, et ce lorsque l'état de charge initial de la batterie 7 est faible. Le superviseur 5 peut également commander l'actionnement d'organe consommateur d'énergie 3 présent sur le véhicule, par exemple un moto-ventilateur de refroidissement du radiateur, une pompe à eau dans un moteur thermique, des vitres chauffantes en cas de température extérieure basse et d'un arrêt prévu de courte durée, un groupe de climatisation en cas de température extérieure élevée et d'arrêt prévu de courte durée, etc. En d'autres termes, le superviseur 5 détermine si la décharge partielle de la batterie 2 est souhaitable en fonction d'informations reçues relatives à l'état de charge de la batterie 2 et des données relatives à l'arrêt du véhicule. Les données relatives à l'arrêt du véhicule peuvent comprendre l'état de charge ou la tension de la batterie 7 (donné par l'interface 10 qui peut être par exemple une jauge d'état de charge ou un capteur de tension), un état de verrouillage des portières, un état de fonctionnement d'accessoires, la position du véhicule par exemple fournie par GPS, etc. Ensuite, le superviseur 5 détermine une façon optimale d'utiliser l'énergie électrique prélevée sur la batterie 2 pour alimenter des organes consommateurs d'énergie, refroidir la batterie 2 ou encore recharger une autre batterie. Le diagramme de la figure 2 comprend une première courbe montrant l'état de charge de la batterie 2, une deuxième courbe montrant l'état de charge de la batterie 7 et une troisième courbe montrant la température de la batterie 2. Lors d'une première phase de roulage du véhicule, l'état de charge de la batterie 2 varie autour d'une moyenne qui peut être fixée par exemple à 60% de l'état de charge maximal. L'état de charge de la batterie 7 est tel que sa tension reste aux alentours de 13 volts en pouvant être régulée par le convertisseur 6. La température de la batterie 2 augmente progressivement au fur et à mesure de son utilisation au cours de laquelle se succèdent des phases de charge et de décharge. Lors d'un arrêt en stationnement du véhicule, le superviseur 5 commande alors la décharge partielle de la batterie 2 et la charge partielle de la batterie 7. A titre d'exemple, 200 Wh peuvent être prélevés sur la batterie 2 et envoyés par l'intermédiaire de l'interface 6 à la batterie 7 dont la tension augmente, par exemple jusqu'à 14,5 volts. Alternativement, le moto-ventilateur 8 est mis en fonctionnement, ce qui provoque une baisse rapide de la température de la batterie 2. La batterie 2 peut ainsi être maintenue au cours d'une période de stationnement à un état de charge de l'ordre de 50% ou inférieur à 50% de son état de charge maximal, ce qui accroît significativement sa durée de vie. Lors d'une remise en route du véhicule, la batterie 2 est rechargée par l'alimentation 1 et/ou le bloc moteur électrique 9 et voit à nouveau son état de charge varier comme dans la première phase de roulage. La batterie 7 voit sa tension progressivement redescendre à sa tension régulée, par exemple de l'ordre de 13 volts, et ce en raison de la consommation d'énergie électrique des organes consommateurs alimentés par ladite batterie 7, par exemple les phares, les vitres électriques ou encore les ventilateurs d'habitacle du véhicule. La température de la batterie 2 augmente à nouveau progressivement en fonction des cycles de charge et décharge que ladite batterie 2 subit. Grâce à l'invention, l'état de charge moyen d'une batterie, telle qu'une batterie lithium-ion, est nettement réduit par diminution de l'état de charge à l'arrêt du véhicule. L'énergie prélevée sur la batterie à l'arrêt du véhicule peut être stockée par d'autres moyens, telle qu'une autre batterie de type différent, utilisée au profit de ladite batterie, par exemple pour provoquer uri refroidissement également favorable à sa longévité, ou encore pour alimenter d'autres organes consommateurs d'énergie embarqués à bord du véhicule. REVENDICATIONS 1-Dispositif de gestion d'une batterie (2) embarquée dans un véhicule, caractérisé par le fait qu'il comprend un détecteur (4) d'état de charge de la batterie et un moyen de décharge partielle de la batterie en réponse à un signal provenant du détecteur d'état de charge pour atteindre un état de charge assurant une durée de vie longue de ladite batterie lors d'un arrêt du véhicule. 2-Dispositif selon la revendication 1, comprenant un convertisseur (6) pour transférer de l'énergie de ladite batterie vers une autre batterie (7) embarquée à bord du même véhicule lors de la détection d'un état de charge de la batterie. 3-Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant un ventilateur (8) pour refroidir ladite batterie (2) lors de la détection d'un état de charge de la batterie à l'arrêt. 4-Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant une unité de commande (5) reliée au détecteur d'état de charge et apte à commander le moyen de décharge partielle en fonction de l'état de charge. 5-Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel ladite batterie (2) est de type Lithium-ion. 6-Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel ladite batterie (2) est reliée à un moteur électrique de propulsion. 7-Procédé de gestion d'une batterie (2) embarquée dans un véhicule, dans lequel on détecte un état de charge de la batterie (2) et, en réponse à un état de charge détecté, on décharge partiellement la batterie (2) pour atteindre un état de charge assurant une durée de vie longue de ladite batterie (2) lors d'un arrêt du véhicule. 8-Procédé selon la revendication 7, dans lequel la décharge partielle est effectuée en chargeant une autre batterie (7) embarquée à bord du même véhicule. 9-Procédé selon la revendication 7, dans lequel la décharge 5 partielle est effectuée en refroidissant ladite batterie (2) par ventilation.