Brevet FR2953657A1 — publié le 20110610

PROCEDE D'AMELIORATION DE LA DUREE DE VIE D'ACCUMULATEURS ELECTRIQUES POUR UN VEHICULE AUTOMOBILE La présente invention concerne un procédé d'amélioration de la durée de vie d'accumulateurs électriques utilisés pour la traction sur un véhicule électrique ou hybride, elle concerne aussi un dispositif mettant en oeuvre ce procédé, ainsi qu'un véhicule automobile comprenant ce dispositif. Les véhicules électriques ou hybrides rechargeables sur un réseau d'alimentation électrique externe, comprennent des accumulateurs électriques comportant des batteries d'éléments électrochimiques, ou des condensateurs de forte capacité appelés aussi super-condensateurs. Ces véhicules électriques ou hybrides sont périodiquement connectés par une prise de courant ou par un moyen sans contact, au réseau d'alimentation pour recevoir une énergie électrique qui remonte le niveau de charge des accumulateurs électriques. Un problème qui se pose pour ces véhicules est que les accumulateurs électriques constituant généralement une part importante du coût du véhicule, ont une durée de vie variable en fonction du type d'utilisation qui est fait. La capacité de charge des accumulateurs électriques, et donc leur durée de vie, en particulier pour les accumulateurs électrochimiques, peut dépendre fortement de leur niveau de charge ainsi que de la température de stockage. Une température élevée de stockage des accumulateurs électriques contribue à une baisse de leur durée de vie. De même, un maintien d'un niveau de charge élevé dans ces accumulateurs électriques contribue aussi à une baisse de cette durée de vie. Par ailleurs l'utilisateur du véhicule qui effectue régulièrement des trajets, veut être assuré de disposer d'un niveau d'énergie suffisant pour pouvoir effectuer les trajets prévus, avant de revenir à une base permettant une nouvelle connexion au réseau d'alimentation pour recharger les accumulateurs électriques. Par défaut, après une connexion à une borne électrique la recharge des accumulateurs électriques se fait habituellement au niveau maximum. Pour charger un niveau d'énergie suffisant dans les accumulateurs électriques, tout en limitant le niveau afin de préserver la durée de vie de ces accumulateurs, un procédé connu présenté notamment par le document FRAI-20090051002, comprend une détermination par l'utilisateur du niveau de charge souhaité qu'il calcule en fonction du parcours à effectuer. Cette détermination reste tout à fait libre pour l'utilisateur, et par défaut si aucun niveau de charge n'est spécifié le système effectue une charge maximum des accumulateurs électriques pour assurer la plus grande autonomie. Un autre procédé connu présenté notamment par le document FR-A1-20090050890, comprend une proposition de niveau de charge en fonction du moment où la recharge est faite, qui tient compte de l'historique d'utilisation du véhicule. De cette manière, on peut effectuer le niveau de charge juste nécessaire correspondant aux parcours habituellement accompli après cette recharge. Par défaut de réponse de l'utilisateur, le niveau de charge effectué est aussi le maximum. Un problème qui se pose pour ces différents procédés connus, est que l'utilisateur étant peu incité à optimiser le niveau de charge, il peut par facilité demander un niveau largement supérieur au besoin, ou laisser systématiquement le niveau maximal. La présente invention a notamment pour but d'éviter ces inconvénients de la technique antérieure, et de proposer un procédé incitant fortement l'utilisateur à demander un niveau de charge permettant d'améliorer la durée de vie des accumulateurs électriques. Elle propose à cet effet un procédé d'amélioration de la durée de vie d'accumulateurs électriques utilisés pour la traction d'un véhicule automobile, qui peuvent être rechargés sur un réseau d'alimentation avec un moyen contrôlé par l'utilisateur permettant de limiter le niveau de cette recharge, caractérisé en ce que ce procédé tient compte pour un cycle de conduite entre deux recharges, à l'occasion de la deuxième recharge, à la fois du niveau de la première recharge et de la consommation réelle d'énergie électrique entre ces deux recharges, pour effectuer un calcul d'adéquation de la première recharge avec cette consommation réelle, et donner à l'utilisateur lors de la deuxième recharge une information sur cette adéquation. Un avantage de ce procédé d'amélioration est que par une information de l'adéquation entre la première recharge et le besoin réel en énergie au cours du cycle d'utilisation précédent, l'utilisateur est informé dès la recharge suivante du résultat de cette adéquation, ce qui l'incite à améliorer ses choix de niveau d'énergie pour les recharges suivantes. Le procédé d'amélioration selon l'invention peut en outre comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, qui peuvent être combinées entre elles. Avantageusement, l'information sur l'adéquation de la première recharge avec la consommation réelle, est donnée sous forme d'un nombre limité de niveaux de satisfaction. En particulier, l'information sur l'adéquation peut être affichée sur un écran multifonction. Avantageusement, le calcul d'adéquation de la première recharge avec cette consommation réelle, attribue des points de bonification s'ajoutant dans une mémoire, pour permettre de calculer ultérieurement un avantage destiné à l'utilisateur. En particulier, les points de bonification peuvent être affichés sur un écran multifonction. Avantageusement, le procédé d'amélioration tient compte d'un historique des conditions de roulage pour proposer à l'utilisateur lors d'une recharge des accumulateurs électriques, un choix du niveau de cette recharge qui est adapté au parcours suivant le plus probable. Avantageusement, le départ du calcul d'adéquation de la première recharge avec la consommation réelle, est effectué à partir d'une détection d'une manoeuvre d'une prise d'alimentation du véhicule. L'invention a aussi pour objet un dispositif de contrôle d'une chaîne de traction d'un véhicule, comprenant un moteur électrique de traction alimenté par des accumulateurs électriques, ce dispositif de contrôle mettant en oeuvre un procédé d'amélioration de la durée de vie de ces accumulateurs électriques, comportant l'une quelconque des caractéristiques précédentes. L'invention a de plus pour objet un véhicule automobile électrique ou hybride disposant d'un moteur électrique alimenté par des accumulateurs électriques, ce moteur électrique faisant partie d'une chaîne de traction comprenant un dispositif de contrôle de cette chaîne de traction comportant l'une des caractéristiques précédentes. Avantageusement, les accumulateurs électriques comportent des cellules électrochimiques au lithium. L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques et avantages apparaîtront plus clairement à la lecture de la description ci-après donnée à titre d'exemple, en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est un diagramme présentant un exemple de durée de vie d'accumulateurs électriques au lithium, en fonction de la température de stockage et du niveau de charge ; - la figure 2 est un schéma fonctionnel d'un véhicule électrique mettant en oeuvre le procédé d'amélioration selon l'invention ; et - la figure 3 est un schéma fonctionnel d'un véhicule hybride mettant aussi en oeuvre le procédé d'amélioration selon l'invention. La figure 1 est un diagramme fourni par un fabriquant d'accumulateurs électriques au lithium, dont l'axe horizontal représente le niveau de charge de l'accumulateur exprimé en pourcentage, et l'axe vertical la durée de vie de cet accumulateur exprimé en années. Sur ce diagramme, trois courbes 2, 4, 6 présentent une durée de vie moyenne d'un accumulateur électrique suivant le niveau de charge maintenu en permanence, pour une température de stockage qui est successivement en partant de la courbe supérieure, de 25, 45 et 60°C. La courbe supérieure 2 pour une température de 25°C, montre une durée de vie moyenne qui décroit de 18 à environ 2,5 ans pour une charge permanente allant de 50 à 100% de la capacité totale. Dans les mêmes conditions, la courbe intermédiaire 4 pour une température de 45°C montre une durée de vie moyenne qui décroit de 6 à environ 1 an, et la courbe inférieure 6 pour une température de 60°C montre une durée de vie moyenne qui décroit de 3 à environ 0,5 an. On notera que dans tous les cas de température, sur le diagramme fourni à titre d'exemple par ce fabriquant d'accumulateurs électriques au lithium, il y a d'abord une décroissance rapide de la durée de vie pour un niveau de charge allant de 50 à 60%, puis ensuite une décroissance de durée de vie relativement lente. On a donc un intérêt important pour préserver la durée de vie des accumulateurs électriques, dans toutes les conditions de température, de travailler constamment avec des niveaux de charge moyens, si possible ne dépassant pas beaucoup 50%. Ce niveau de charge limité conservant aux accumulateurs électriques de meilleures performances, permet de préserver une plus grande capacité de stockage d'énergie tout en retardant leur renouvellement. Le coût des accumulateurs électriques représentant généralement une part importante du coût global du véhicule, on peut réaliser des économies notables lors de l'exploitation du véhicule. La figure 2 est un schéma fonctionnel d'un véhicule électrique, comprenant un moteur électrique 10 d'entraînement des roues motrices, alimenté par des accumulateurs électriques 12 qui délivrent un courant électrique mis en forme par un onduleur 14. Les accumulateurs électriques 12 peuvent comporter des éléments 30 électrochimiques notamment au lithium-ion (Li-ion), au nickel-métal hydrure (Ni-MH), ou au nickel-zinc (Ni-Zn). Les accumulateurs électriques 12 peuvent aussi comporter des super-capacités. La recharge des accumulateurs électriques 12 peut se faire par un chargeur embarqué 16 relié à une prise électrique 18 de connexion à un réseau d'alimentation électrique, pour recevoir un courant d'intensité modéré réalisant une charge lente de ces accumulateurs. La recharge des accumulateurs électriques 12 peut aussi se faire par une prise de recharge rapide 20, connectée à un réseau d'alimentation délivrant une forte intensité. Un moyen d'interruption de la charge 22 est relié au chargeur embarqué 16 ainsi qu'à la prise de recharge rapide 20, pour effectuer une interruption de la charge en cours à un certain niveau de charge à partir d'un ordre donné par un contrôleur de la chaîne de traction 24. Le contrôleur de la chaîne de traction 24 est relié par ailleurs, à un boîtier de commande 26 de l'onduleur 14 pour piloter cet onduleur est contrôler le couple de traction du moteur électrique 10, à une trappe 28 de protection des prises électriques 18, 20 pour recevoir une information sur la manoeuvre de cette trappe, et à un boîtier électronique de servitude intelligent 30. Le boîtier de servitude intelligent 30 réalise un multiplexage en effectuant un décodage et un codage de signaux venant de différents organes électriques du véhicule, pour transmettre des informations et commander ces organes à distance. Le boîtier de servitude intelligent 30 est notamment relié à un écran multifonction 32, qui affiche pour l'utilisateur différentes informations sur le fonctionnement du véhicule. La figure 3 présente en variante un véhicule hybride comportant en plus de la traction électrique comprenant le moteur électrique 10, les accumulateurs électriques 12 et les différents moyens de contrôle présentés précédemment, un moteur thermique 42 piloté par un calculateur de commande 44, dépendant lui-même du contrôleur de la chaîne de traction 24. Le procédé d'amélioration de la durée de vie des accumulateurs électriques 12, qui peut être utilisé pour les véhicules électriques ou hybrides, comporte les étapes suivantes. Lors d'une première recharge des accumulateurs électriques 12, le contrôleur de chaîne de traction 24 enregistre le kilométrage du véhicule, ainsi que le niveau de charge des accumulateurs électriques 12 atteint, qui est fonction de la demande de l'utilisateur. La demande de l'utilisateur peut être exprimée en autonomie ou distance à parcourir en kilomètre, le contrôleur de chaîne de traction 24 traduisant alors cette demande en niveau de charge des accumulateurs électriques 12. L'utilisateur ajuste sa demande d'autonomie, en fonction du parcours qu'il prévoit d'effectuer jusqu'à la recharge suivante. L'utilisateur peut en variante exprimer sa demande directement en niveau de charge des accumulateurs électriques. Le procédé d'amélioration comprend avantageusement une assistance pour aider au choix du niveau de recharge à effectuer, qui comporte une proposition de niveau affichée sur l'écran multifonction 32. Pour simplifier la démarche de l'utilisateur, le procédé d'amélioration peut lui proposer différents niveaux de charge prédéfinis. On peut retenir notamment des niveaux représentant 50%, 75% et 100% de la charge complète, ce qui correspondrait dans le cas d'une autonomie maximale de 200km, à 100, 150 et 200km d'autonomie. Le procédé peut suivre les habitudes de roulage de l'utilisateur, par exemple en enregistrant les distances parcourues chaque jour de la semaine, pour présenter une proposition tenant compte de la consommation moyenne réalisée pour le type de cycle probable à venir. Le même principe peut être suivi pour les jours du mois, ou pour d'autres fréquences habituelles d'utilisation. Ce principe est particulièrement adapté pour un véhicule urbain, qui effectue des cycles de livraisons réguliers. Avantageusement, le procédé d'amélioration recherche automatiquement en comparant les distances parcourues chaque jour, les habitudes régulières de l'utilisateur, qu'il peut affiner progressivement dans le temps par auto-apprentissage, pour en déduire une proposition de niveau de recharge toujours mieux adaptée. Dans tous les cas, l'utilisateur reste maître d'accepter la proposition présentée, ou d'en demander une autre qui peut être inférieure ou supérieure. Par défaut de spécification de l'utilisateur, le procédé sélectionne alors le niveau de charge le plus élevé. Le procédé d'amélioration peut en complément utiliser un moyen de localisation du véhicule comme un système « GPS », pour prendre en compte dans ses analyses d'habitudes de roulage, à la fois la date, les lieux parcourus et les lieux de recharge, et ainsi déduire une offre de niveau de charge avec plus de certitude. Une fois cette demande exprimée, le contrôleur de chaîne de traction 24 pilote automatiquement la charge des accumulateurs électriques 12, en interrompant cette charge une fois le niveau souhaité atteint, par le moyen d'interruption de charge 22. Après un cycle d'utilisation lors de la recharge suivante des accumulateurs électriques 12, le contrôleur de chaîne de traction 24 compare alors le kilométrage réellement effectué par le véhicule depuis la première recharge, avec le niveau de charge des accumulateurs électriques 12 demandé précédemment, pour vérifier l'adéquation entre ces deux valeurs. Avantageusement, le procédé d'amélioration utilise une information comme la fermeture d'une trappe liée à la connexion d'une prise de recharge 18, 20, pour détecter la recharge suivante et démarrer son calcul d'adéquation du cycle précédent. Le contrôleur de chaîne de traction 24 attribue alors en fonction de tables rentrées en mémoire, une notation de cette adéquation pour ce cycle d'utilisation, qui sera bonne si le niveau de charge était assez proche du besoin réel, et mauvaise si ce niveau de charge était beaucoup trop élevé, avec des possibilités de notation intermédiaires. Ensuite l'écran multifonction 32 reçoit une information provenant du contrôleur de chaîne de traction 24, pour afficher une appréciation de la notation du cycle terminé, comportant par exemple trois niveaux de satisfaction comme « bravo », « c'est bien mais peut mieux faire », et « point gestion batterie 0 ». Le calculateur de chaîne de traction 24 effectue aussi en parallèle un calcul de points de bonification dont le nombre est fonction de la bonne notation obtenue pour le cycle terminé. Les points de bonification obtenus pour ce cycle terminé, ainsi qu'un cumul des points obtenus pour tous les cycles depuis une initialisation du système, sont affichés avec l'appréciation sur l'écran multifonction 32. L'utilisateur est ainsi instantanément informé sur l'adéquation de la demande d'autonomie de sa recharge précédente avec l'utilisation qu'il en a faite, par l'appréciation délivrée et les points obtenus, ce qui lui permet d'apprendre à mieux estimer ses demandes pour le futur. L'utilisateur est aussi fortement incité à améliorer ses demandes, car les points de bonification cumulés depuis la dernière initialisation correspondent à un avantage accordé par le gestionnaire du véhicule. En particulier le gestionnaire du véhicule peut attribuer des avantages financiers, par exemple sous forme de remise sur le prix d'une location de ce véhicule, cette remise étant basée sur l'économie réellement effectuée en prolongeant la durée de vie des accumulateurs électriques. De cette manière par l'information délivrée en temps réelle et par les avantages substantiels obtenus, on incite fortement l'utilisateur du véhicule électrique à optimiser le niveau de charge des accumulateurs électriques en le maintenant en permanence au niveau le plus bas possible. Le gestionnaire du véhicule comme l'utilisateur sont gagnants avec une amélioration des résultats. Un exemple de calcul de points de bonification est le suivant. Pour une recharge complète des accumulateurs électriques correspondant à une autonomie de 200km, un coefficient de bonification de 1 est attribué si cette distance est parcourue en moins de 2 jours, un coefficient de 0,75 pour 2 à 3 jours, un coefficient de 0,5 pour 3 à 4 jours, un coefficient de 0,25 pour 4 à 5 jours, et un coefficient de 0 pour plus de 5 jours. Pour une recharge partielle de 75% des accumulateurs électriques correspondant à une autonomie de 150km, la même grille comprenant des coefficients de bonification allant de 1 à 0 est utilisée, en fonction du même nombre de jours d'utilisation de cette recharge partielle. Les distances journalières parcourues sont alors réduites. Pour une recharge partielle de 50% des accumulateurs électriques correspondant à une autonomie de 100km, on considère que ce niveau de charge est assez faible pour pouvoir être maintenu en permanence sans endommagement notable des accumulateurs électriques. Le coefficient de bonification est alors toujours de 1, quelque soit le nombre de jours d'utilisation de cette charge. Le coefficient de bonification est ensuite pris en compte pour calculer les points obtenus à chaque recharge, ces points étant affichés sur l'afficheur multifonction 32, et ajoutés dans une mémoire à ceux déjà obtenus depuis une initialisation précédente effectuée par le gestionnaire du véhicule. On favorise ainsi des recharges plus petites et plus fréquentes, qui préservent la durée de vie des accumulateurs électriques. Le procédé d'amélioration de la durée de vie des accumulateurs électriques est simple et économique, ne nécessitant en général que l'installation de logiciels complémentaires dans les systèmes existants. REVENDICATIONS1 ù Procédé d'amélioration de la durée de vie d'accumulateurs électriques (12) utilisés pour la traction d'un véhicule automobile, qui peuvent être rechargés sur un réseau d'alimentation avec un moyen (22) contrôlé par l'utilisateur permettant de limiter le niveau de cette recharge, caractérisé en ce que ce procédé tient compte pour un cycle de conduite entre deux recharges, à l'occasion de la deuxième recharge, à la fois du niveau de la première recharge et de la consommation réelle d'énergie électrique entre ces deux recharges, pour effectuer un calcul d'adéquation de la première recharge avec cette consommation réelle, et donner à l'utilisateur lors de la deuxième recharge une information sur cette adéquation. 2 ù Procédé d'amélioration suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'information sur l'adéquation de la première recharge avec la consommation réelle, est donnée sous forme d'un nombre limité de niveaux de satisfaction. 3 ù Procédé d'amélioration suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'information sur l'adéquation est affichée sur un écran multifonction (32). 4 ù Procédé d'amélioration suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le calcul d'adéquation de la première recharge avec cette consommation réelle, attribue des points de bonification s'ajoutant dans une mémoire, pour permettre de calculer ultérieurement un avantage destiné à l'utilisateur. 5 ù Procédé d'amélioration suivant la revendication 4, caractérisé en ce que les points de bonification sont affichés sur un écran multifonction (32). 6 ù Procédé d'amélioration suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il tient compte d'un historique des conditions de roulage pour proposer à l'utilisateur lors d'une recharge des accumulateurs électriques (12), un choix du niveau de cette recharge qui est adapté au parcours suivant le plus probable.7 ù Procédé d'amélioration suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le départ du calcul d'adéquation de la première recharge avec la consommation réelle, est effectué à partir d'une détection d'une manoeuvre d'une prise d'alimentation (18, 20) du véhicule. 8 ù Dispositif de contrôle d'une chaîne de traction d'un véhicule, comprenant un moteur électrique de traction (10) alimenté par des accumulateurs électriques (12), caractérisé en ce qu'il met en oeuvre un procédé d'amélioration de la durée de vie de ces accumulateurs électriques, réalisé suivant l'une quelconque des revendications précédentes. 9 ù Véhicule automobile électrique ou hybride disposant d'un moteur électrique (10) alimenté par des accumulateurs électriques (12), ce moteur électrique faisant partie d'une chaîne de traction, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif de contrôle de cette chaîne de traction réalisé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 7. 10 ù Véhicule automobile électrique ou hybride suivant la revendication 9, caractérisé en ce que les accumulateurs électriques (12) comportent des cellules électrochimiques au lithium.