Brevet FR2967786A1 — publié le 20120525

PROCEDE DE DIAGNOSTIC D'UNE BATTERIE DE TRACTION POUR UN VEHICULE HYBRIDE OU ELECTRIQUE La présente invention concerne un procédé de diagnostic de batteries de traction d'un véhicule électrique ou hybride, ainsi qu'un calculateur de gestion et un outil de diagnostic pour un tel procédé, et un véhicule automobile équipé de ce procédé de diagnostic. Les véhicules hybrides utilisant l'énergie électrique ou les véhicules électriques, comportent une machine électrique de traction qui délivre un couple moteur sur les roues du véhicule, en utilisant une énergie stockée dans un ensemble comprenant une série d'accumulateurs électriques pouvant être réalisés suivant différents types, appelé par la suite batterie, qui produisent cette énergie à partir de réactions électrochimiques. Les batteries subissent des cycles de recharge et de décharge, la recharge pouvant se produire à partir de la machine électrique de traction utilisée en génératrice, ou à partir d'autres sources d'énergie comme une alimentation par un réseau externe de distribution d'électricité. Les batteries ont une durée de vie limitée, qui dépend fortement des conditions d'utilisation. Suivant ces conditions d'utilisation, les batteries sont soumises à un vieillissement qui dégrade leurs capacités de fonctionnement, ce qui entraîne une diminution de leurs principales caractéristiques, notamment leur capacité de stockage et de fourniture d'énergie, ainsi que la puissance électrique qu'elles peuvent délivrer. En particulier un paramètre comme la température de fonctionnement ou de stockage des batteries, peut suivant la technologie utilisée pour ces batteries, entraîner rapidement au dessus de certains seuils un endommagement des batteries. On obtient alors une diminution des performances du véhicule, notamment de son autonomie en roulage électrique, et dans le cas d'un véhicule hybride, on peut constater une augmentation de la consommation de carburant due notamment à une baisse de la quantité d'énergie récupérée et stockée. De plus une durée de vie réduite des batteries due aux conditions d'utilisation, entraîne un renouvellement plus fréquent de ces batteries 5 comprenant généralement un coût élevé. Les différents paramètres d'endommagement et de durée de vie des batteries, peuvent avoir des répercussions importantes sur les conditions d'exploitation du véhicule, et en particulier sur le prix de revient du kilomètre parcouru. 10 Différents moyens connus de diagnostic des batteries, permettant d'enregistrer en continu dans des mémoires des paramètres de fonctionnement de ces batteries, pour établir un diagnostic sur leur fonctionnement et pouvoir détecter des défaillances. En particulier un procédé de diagnostic connu de batteries, présenté 15 notamment par le document US-A1-2003/0184307, comprend des mesures de paramètres réalisées sur des batteries travaillant dans certaines conditions de fonctionnement, qui sont comparées à des paramètres délivrés par des algorithmes représentant ceux théoriquement obtenus dans les mêmes conditions, pour pouvoir détecter des défaillances de ces batteries. 20 Toutefois ces procédés de diagnostic ne permettent pas d'obtenir une comparaison globale et statistique des conditions d'utilisation réelles des batteries, avec un profil de mission préalablement établi, pour pouvoir évaluer de manière simple les écarts entre les conditions réelles et des conditions prévues initialement, tout en préservant la confidentialité de 25 l'utilisation du véhicule. La présente invention a notamment pour but d'éviter ces inconvénients de la technique antérieure, et de proposer un procédé de diagnostic permettant d'évaluer facilement et de manière confidentielle, un niveau d'endommagement réel des batteries au cours de leur 30 fonctionnement, par rapport à un niveau théorique. Elle propose à cet effet un procédé de diagnostic d'une batterie de traction pour un véhicule hybride ou électrique comportant des moyens de mesure de différentes données de fonctionnement de cette batterie, et des moyens de traitement de ces donnés, ce procédé étant caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes : - les données de fonctionnement de la batterie relatives à son utilisation ou à son stockage, sont enregistrées par le véhicule pendant la durée de vie de cette batterie ; - ces données de fonctionnement sont ensuite traitées directement par le véhicule, pour obtenir des valeurs statistiques représentatives des contraintes subies par cette batterie, correspondant à des endommagements ; - puis ces valeurs statistiques représentatives des contraintes subies sont comparées à des valeurs de référence prédéfinies, représentant des niveaux de contrainte et d'endommagement qui ont été estimés au préalable dans un profil de mission type adapté pour ce véhicule. Un avantage de ce procédé de diagnostic est qu'il peut donner simplement et de manière ciblée aux opérateurs concernés, des informations déjà traitées de manière statistique relatives à l'endommagement de la batterie, les informations détaillées et datées sur le fonctionnement du véhicule n'étant alors pas délivrées à ces opérateurs, ce qui préserve la confidentialité de ce fonctionnement. Le procédé de diagnostic selon l'invention peut en outre comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, qui peuvent être combinées entre elles. Avantageusement, une des valeurs statistiques représentative des contraintes subies, permet d'établir le courant efficace moyen délivré par la batterie pendant son utilisation. Avantageusement, une des valeurs statistiques représentative des contraintes subies, permet d'établir la distribution des états de charge de la batterie, et des variations de ces états de charge, pendant son utilisation, Avantageusement, une des valeurs statistiques représentative des contraintes subies, permet d'établir la distribution des températures d'utilisation de la batterie au cours du fonctionnement du véhicule, ainsi que la distribution des températures de stockage de cette batterie au cours du stationnement du véhicule. Avantageusement, une des valeurs statistiques représentative des contraintes subies, permet d'établir la capacité cumulée en charge et en décharge de la batterie au cours de son utilisation. L'invention a aussi pour objet un calculateur de gestion pour une batterie de traction d'un véhicule hybride ou électrique, mettant en oeuvre un procédé de diagnostic de cette batterie de traction, comportant l'une quelconque des caractéristiques précédentes. Avantageusement, le calculateur de gestion réalise en plus de la mise en oeuvre du procédé de diagnostic, l'ensemble des opérations habituelles de gestion et de contrôle de la batterie. L'invention a aussi pour objet un outil de diagnostic pour une batterie contrôlée par un procédé de diagnostic comprenant l'une quelconque des caractéristiques précédentes, cet outil de diagnostic comportant les valeurs de référence prédéfinies, représentant les niveaux de contrainte et d'endommagement estimés au préalable. Avantageusement, l'outil de diagnostic permet de réécrire dans un calculateur de gestion de remplacement, les valeurs statistiques relevées dans le calculateur de gestion d'origine de la batterie de traction, dans le cas où celui-ci serait défectueux. L'invention a de plus pour objet un véhicule électrique ou hybride disposant d'une batterie de traction, ce véhicule comportant un calculateur de gestion mettant un oeuvre un procédé de diagnostic de cette batterie, comprenant l'une quelconque des caractéristiques précédentes. 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 à la figure 1, qui est un schéma d'une installation comprenant le procédé de diagnostic selon l'invention. La figure 1 présente une batterie 2 d'un véhicule hybride ou électrique, comportant une succession de cellules électrochimiques 4 disposées en série, qui délivrent un courant électrique d'alimentation d'une machine électrique de traction non représentée. La batterie 2 comportent des capteurs délivrant des informations ou données 6 sur le fonctionnement de ces cellules 4, à un calculateur de gestion 10 de cette batterie. Ces données 6 sont celles de paramètres particulièrement liés à la mesure du vieillissement de la batterie 2, notamment l'état d'activation de cette batterie, le courant délivré, la tension, la température. Les données 6 peuvent être délivrées à partir de mesures sur certaines cellules 4, sur certains groupes de cellules ou sur toutes les cellules de la batterie, suivant la précision que l'on veut obtenir. Les données délivrées 6 sont avantageusement constituées par des informations délivrées par des capteurs, qui sont utilisées habituellement par le calculateur de gestion 10 afin d'analyser de manière continue le fonctionnement de la batterie 2, et notamment d'estimer en temps réel son état de charge ou son état de santé, ou de réaliser un diagnostic pour détecter des défaillances ou des dépassements des seuils d'utilisation. Les données délivrées 6 ainsi que les données qui en sont déduites, destinées au procédé de diagnostic, peuvent donc être obtenues de manière économique à partir de moyens existants généralement dans un véhicule hybride ou électrique. Suivant la nature des données délivrées 6, au moins certaines de ces données sont enregistrées en permanence lors de la durée de vie de la batterie 2, pendant les phases d'utilisation du véhicule comme pendant les phases de stationnement où le contact de ce véhicule est coupé, pour établir un suivi permanent des paramètres concernés. En particulier, la température de la batterie 2 est mesurée en permanence. Le calculateur de gestion 10 de la batterie 2 peut être un calculateur spécifique pour cet usage, ou peut être intégré dans un calculateur regroupant d'autres fonctions, comme par exemple la gestion de l'ensemble du groupe motopropulseur. Le calculateur de gestion 10 de la batterie 2 réalise d'abord à partir des données délivrées 6 et de données qui en sont déduites, un calcul 12 donnant des valeurs statistiques réelles 14 sur les paramètres liés au fonctionnement de cette batterie, et représentatifs du niveau de contrainte subi par la batterie. Le calcul statistique 12 concerne avantageusement en particulier, le courant efficace moyen délivré par la batterie 2 pendant son utilisation, la distribution des états de charge ou des variations de ces états de charge de cette batterie pendant son utilisation, la distribution des températures d'utilisation de la batterie au cours du fonctionnement du véhicule, ainsi que des températures de stockage au cours du stationnement de ce véhicule, et la capacité cumulée en charge et en décharge de la batterie au fil de son utilisation. Les valeurs statistiques 14 sont continuellement mises à jour lors de la durée de vie de la batterie 2, par l'apport de nouvelles données collectées de manière continue sur cette batterie. Les valeurs statistiques 14 sont des valeurs adaptatives constituant seulement des informations globales traitées de manière statistique sur le fonctionnement de la batterie 2 au cours de sa durée de vie, qui ne peuvent en particulier délivrer de dates et de détails chronologiques sur l'utilisation du véhicule. Le véhicule comporte un moyen de connexion 16, qui peut comprendre une liaison physique par câble ou immatériel par ondes, permettant à un opérateur de recevoir les valeurs statistiques 14 établies par le calculateur de gestion 10, à partir d'un outil de diagnostic 20. L'outil de diagnostic 20 peut être celui habituellement utilisé par l'opérateur pour recevoir des codes de défaut du véhicule dans le cadre de la maintenance régulière, ou un outil spécifique prévu pour recevoir ces valeurs statistiques 14 et les analyser. L'outil de diagnostic 20 peut en particulier comporter un ordinateur portable. L'opérateur réalise ensuite une comparaison 24 des valeurs statistiques 14 provenant du véhicule, avec des valeurs de référence prédéfinies 22 pour les mêmes paramètres, représentant des niveaux de contrainte et d'endommagement qui ont été estimés dans un profil de mission type adapté pour ce véhicule. La comparaison 26 peut par exemple s'afficher dans un tableau sur un écran, donnant pour les différents paramètres un niveau de contrainte réellement subi par la batterie 2 au cours de sa durée de vie dans le véhicule, caractérisé par la valeur statistique relevée 14, comparé au niveau de contrainte qui avait été prévu initialement pour ce véhicule, caractérisé par la valeur de référence prédéfinie 22. L'opérateur peut vérifier notamment si l'usage est conforme à celui prévu, ou réalisé dans des conditions différentes, voire extrêmes. L'opérateur en tire alors des conclusions sur l'endommagement de la batterie 2, et des conclusions relatives par exemple à la mise en oeuvre de la garantie, ou à la tarification des coûts d'utilisation ou de remplacement de cette batterie. Il peut aussi s'en servir pour établir un suivi sous la forme d'un carnet de santé de la batterie 2, et émettre des préconisations pour l'usage à venir du véhicule. Par exemple, un courant efficace moyen relevé au cours de l'utilisation de la batterie 2, deux fois plus élevé que celui prévu initialement, entraîne un endommagement plus important de cette batterie et une durée de vie réduite. Ou bien une moyenne de température de stockage de la batterie 2 nettement plus élevée que celle prévue, génère une préconisation de garer le véhicule sous un abri. Les valeurs statistiques relevées 14 peuvent en particulier permettre de manière objective, de mettre en oeuvre ou non la garantie de la batterie 2, après vérification de l'usage qui en a été fait par rapport aux préconisations du constructeur. Elles peuvent aussi permettre en connaissant le type d'usage réel, de formuler des préconisations de fonctionnement et de maintenance, et d'établir une estimation du vieillissement à venir. De plus les valeurs statistiques 14 peuvent aider au diagnostic de l'état de la batterie 2 et des prestations du véhicule, en particulier en l'absence avérée d'une panne. Avantageusement, les valeurs statiques 14 qui sont lues par l'outil de diagnostic 20, peuvent être réécrites dans un nouveau calculateur de gestion 10 dans le cas ou le calculateur de gestion initial du véhicule serait défaillant. Ceci permet de garder l'historique de la batterie 2, et de limiter le coût des pièces de rechange. Les valeurs statistiques 14 relevées sur le véhicule dans le cadre d'un usage réel, peuvent fournir par ailleurs des informations intéressantes pour les concepteurs du véhicule, leur permettant d'améliorer le dimensionnement de ce véhicule. On notera que les valeurs statistiques 14 délivrées à un opérateur, ne comportant pas d'indications précises sur l'usage effectué, notamment de dates et d'informations chronologiques, permettent de respecter la protection de la vie privée des utilisateurs. REVENDICATIONS1 - Procédé de diagnostic d'une batterie de traction pour un véhicule hybride ou électrique comportant des moyens de mesure de différentes données de fonctionnement (6) de cette batterie (2), et des moyens de traitement de ces donnés (12), ce procédé étant caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes : - les données (6) de fonctionnement de la batterie (2) relatives à son utilisation ou à son stockage, sont enregistrées par le véhicule pendant la 10 durée de vie de cette batterie ; - ces données de fonctionnement sont ensuite traitées (12) directement par le véhicule, pour obtenir des valeurs statistiques (14) représentatives des contraintes subies par cette batterie (2), correspondant à des endommagements ; 15 - puis ces valeurs statistiques (14) représentatives des contraintes subies sont comparées à des valeurs de référence prédéfinies (22), représentant des niveaux de contrainte et d'endommagement qui ont été estimés au préalable dans un profil de mission type adapté pour ce véhicule. 2 - Procédé de diagnostic d'une batterie suivant la revendication 1, 20 caractérisé en ce qu'une des valeurs statistiques (14) représentative des contraintes subies, permet d'établir le courant efficace moyen délivré par la batterie (2) pendant son utilisation. 3 - Procédé de diagnostic d'une batterie suivant l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'une des valeurs statistiques (14) 25 représentative des contraintes subies, permet d'établir la distribution des états de charge de la batterie (2), et des variations de ces états de charge, pendant son utilisation, 4 - Procédé de diagnostic d'une batterie suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'une des valeurs statistiques (14) 30 représentative des contraintes subies, permet d'établir la distribution des températures d'utilisation de la batterie (2) au cours du fonctionnement duvéhicule, ainsi que la distribution des températures de stockage de cette batterie au cours du stationnement du véhicule. - Procédé de diagnostic d'une batterie suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'une des valeurs statistiques (14) 5 représentative des contraintes subies, permet d'établir la capacité cumulée en charge et en décharge de la batterie (2) au cours de son utilisation. 6 - Calculateur de gestion (10) pour une batterie de traction (2) d'un véhicule hybride ou électrique, caractérisé en ce qu'il met en oeuvre un procédé de diagnostic de cette batterie de traction, qui est réalisé suivant l'une quelconque des revendications précédentes. 7 - Calculateur de gestion (10) suivant la revendication 6, caractérisé en ce qu'en plus de la mise en oeuvre du procédé de diagnostic, il réalise l'ensemble des opérations habituelles de gestion et de contrôle de la batterie (2). 8 - Outil de diagnostic (20) pour une batterie (2) contrôlée par un procédé de diagnostic suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comporte les valeurs de référence prédéfinies (22) représentant les niveaux de contrainte et d'endommagement estimés au préalable. 9 - Outil de diagnostic (20) suivant la revendication 8, caractérisé en ce qu'il permet de réécrire dans un calculateur de gestion de remplacement, les valeurs statistiques (14) relevées dans le calculateur de gestion d'origine (10) de la batterie de traction (2), dans le cas où celui-ci serait défectueux. 10 - Véhicule électrique ou hybride comprenant une batterie de traction (2), caractérisé en ce qu'il comporte un calculateur de gestion (10) mettant un oeuvre un procédé de diagnostic de cette batterie, réalisé suivant l'une quelconque des revendications 1 à5.