Brevet FR3081086A1 — publié le 20191115

Description Titre de l'invention : Système et procédé de gestion d'une batterie [0001] Les systèmes et les procédés concernent la gestion du fonctionnement d'une batterie et/ou des cellules d'une batterie, par exemple le fonctionnement d'une batterie au lithium-ion au sein de limites de sécurité. [0002] Les nouvelles technologies de batterie commencent à faire une percée dans les ap- plications aérospatiales et automobiles. La sécurité de ces batteries peut être complexe et leur dysfonctionnement peut aboutir à une surchauffe. Pour répondre à ces problèmes de sécurité, de nouvelles améliorations en rapport avec la chimie des batteries avec des matériaux de cathode moins réactifs, de nouveaux solvants électrolytiques thermiquement stables et des matériaux de revêtement de séparateur améliorés peuvent être mises en oeuvre. D'autres solutions, comme les boîtiers, peuvent être mises en oeuvre pour éviter qu'un emballement thermique provoque la combustion d'un autre système à cause de la surchauffe de la batterie. Cependant, un boîtier ajoute du poids et ne résout pas le problème de surchauffe. Description de l'invention [0003] Selon un aspect, des systèmes et des procédés peuvent réguler l'alimentation de la batterie. Une unité d'alimentation de réserve peut être connectée à une unité de gestion d'alimentation et à la batterie. L'unité de gestion d'alimentation stocke une charge en excès dans l'unité d'alimentation de réserve et envoie la charge stockée vers la batterie quand la batterie est moins chargée qu'un pourcentage déterminé. [0004] Selon un autre aspect, un système et un procédé surveillent, avec un processeur, la tension, le courant et la température d'une batterie. L'état de la batterie est déterminé sur la base du fonctionnement en temps réel de la batterie et d'un fonctionnement virtuel de la batterie. Une limite de fonctionnement de la batterie est établie sur la base de l'état de la batterie. [0005] D'autres systèmes, procédés, caractéristiques et avantages seront ou deviendront apparents lors de l'examen des figures suivantes et de la description détaillée. Il est entendu que tous ces systèmes, procédés, caractéristiques et avantages supplémentaires peuvent être inclus au sein de la présente description et sont protégés par les revendications annexées. [0006] En association avec la description détaillée suivante, il est fait référence aux dessins annexés, sur lesquels des numéros identiques sur les différentes figures peuvent faire référence au même élément. [0007] [fig.1] est un schéma de principe d'un exemple de système de gestion adaptative d'une batterie. [0008] [fig.2] est un schéma de circuit d'un exemple module multi-boucles de chargeur et 2 d'alimentation de batterie. [0009] [fig.3] est un schéma de circuit d'un exemple d'unité d'équilibrage de cellule. [0010] [fig.4] est un schéma de principe d'un exemple de mise en oeuvre pour une unité d'équilibrage de cellule. [0011] [fig.5] est un schéma de principe d'un exemple de conception de cellule de batterie qui est évolutive. [0012] [fig.6] est un schéma de principe d'un exemple de mise en oeuvre de modules évolutifs. [0013] [fig.7] est un organigramme d'un exemple d'algorithme d'équilibrage de cellule. [0014] [fig.8] est un organigramme d'un exemple d'un algorithme adaptatif basé sur un modèle. [0015] [fig.9] est un schéma de principe d'un exemple d'algorithme pour un système intégré de gestion de l'état d'une batterie (IBHM). Description détaillée de l'invention [0016] Les systèmes de batterie actuels ne sont pas adaptatifs, avec des paramètres seuils qui sont constants et ne sont pas adaptables aux changements d'environnement et d'utilisation. Au fur et à mesure que la batterie vieillit, les cellules se détériorent, ce qui peut produire des charges irrégulières, diminuer la capacité de stockage de l'énergie et abaisser les tensions. En outre, les systèmes de batteries actuels ne sont pas basés sur un modèle. Dans un environnement de fonctionnement stressant, la capacité prédite ne peut pas être vérifiée. Les systèmes actuels utilisent des paramètres de modèles physiques inactifs pour gérer la durée de vie de la batterie. Par conséquent, l'état de la batterie ne peut pas être synchronisé avec un modèle virtuel. [0017] Un système et un procédé de gestion de batterie basé sur un modèle adaptatif (collectivement désignés par système) surveillent les performances et l'état de la batterie. Le système peut permettre de détecter et de prévenir un court-circuit avec des systèmes actifs de contrôle thermique et de prévention des incendies. Le système peut prédire l'état réel de la batterie dans n'importe quel type d'environnement, y compris les environnements stressants. Un système adaptatif de gestion de batterie peut comprendre un système actif à boucle fermée pour garantir que la batterie est utilisée selon ses spécifications de fonctionnement de sécurité dans n'importe quel environnement. Le contrôle adaptatif du système de gestion de batterie peut être établi par l'équilibrage de chaque cellule et le fait de surveiller que chaque cellule ne dépasse pas l'état maximal de charge ou de décharge. Dans le mode de charge, la charge en excès peut être stockée dans les cellules de réserve. Dans le mode de charge, la charge stockée dans les cellules de réserve peut être envoyée vers les cellules faibles de la batterie, par exemple les cellules de la batterie qui sont moins chargées qu'une quantité 3 déterminée, par exemple un pourcentage déterminé d'une charge complète. Le système de gestion de batterie peut être modulaire pour améliorer l'évolutivité à partir des applications à basse tension vers les applications à haute tension en utilisant des conceptions de base. L'approche peut aboutir à une plus grande fiabilité en raison des multiples redondances. [0018] Des algorithmes prédictifs, adaptatif et de contrôle peuvent être utilisés pour le fonc- tionnement sécurisé de la batterie. [0019] Le système peut fournir un environnement de fonctionnement sécurisé pour les batteries grâce à l'utilisation d'une cellule virtuelle basée sur un modèle comme gardien du fonctionnement de la batterie. Le système peut utiliser deux types de fonctionnement, réel et virtuel. Les fonctionnements en temps réel sont les fonctionnements de la batterie dans n'importe quel type de conditions environnementales. Ces fonctionnements sont la surveillance en temps réel de la température, de la tension et du courant, etc. Une unité de contrôle de température établit les limites des températures de fonctionnement et régule activement les taux de charge et de décharge de la batterie. Les fonctionnements virtuels de la batterie peuvent être réalisés en parallèle avec les fonctionnements en temps réel. Les sorties peuvent être corrélées pour analyser leurs données et leur déviation afin de prédire l'état de la batterie. Ceci fournit l'état réel de la batterie. Ce fonctionnement virtuel de la batterie est l'étalon de l'état basé sur le modèle. La sortie du modèle virtuel et les limites seuils de fonctionnement établies fournissent des conditions de fonctionnement sécurisé et optimisent l'utilisation de la batterie. [0020] La figure 1 est un schéma de principe d'un exemple de système 100 permettant de gérer de manière adaptative une batterie 102, par exemple un système de gestion de batterie (BMS). Le système 100 peut comprendre un ou plusieurs modules de chargeur et d'alimentation 104, un système de gestion d'alimentation (PMU) 106, une unité de gestion de température (TMU) 108, une unité de gestion de gaz (GMU) 110 et/ou une unité d'équilibrage de cellule 112 pour contrôler et surveiller la performance de l'état de la batterie 102. L'unité d'équilibrage de cellule 112 peut être connectée à un stockage d'énergie de régénération et à un bus de communication en série, comme décrit en détail ci-dessous. Plus ou moins de composants permettant de gérer la batterie 102 peuvent être utilisés. Un bus d'alimentation 114 peut connecter à la batterie 102 au module de chargeur et d'alimentation 104 et à l'unité d'équilibrage de cellule 112. Un bus de communication 116 peut connecter la batterie 102 au système de gestion d'alimentation (PMU) 106, à l'unité de gestion de température (TMU) 108 et à l'unité de gestion de gaz (GMU) 110. [0021] L'unité de gestion de température (TMU) 108 peut comprendre une unité de contrôle passif de température qui surveille la température sécurisée de fonctionnement de la 4 batterie. Si la température atteint le seuil établi pour la température maximale de fonctionnement, l'unité de gestion de température (TMU) 108, fonctionnant conjointement avec l'unité d'équilibrage de batterie 112, arrête la charge ou la décharge de la batterie 102. Conjointement avec un algorithme de contrôle prédictif, le délit de charge et de décharge peut être fixé de manière dynamique pour éviter que la température de la batterie 102 dépasse la température maximale. L'unité de gestion de température (TMU) 108 peut avoir une capacité active en fonction des ensembles d'exigences. Des dispositifs chauffants et certains types de chauffage ou refroidissement actif peuvent être mis en oeuvre. Quand ils sont mis en oeuvre, ces capacités sont couplées au reste du système 100 pour que la batterie ne dépasse pas la température maximale et la température minimale de la batterie, ainsi que dans chaque cellule au sein de la batterie 102. [0022] L'unité de gestion de gaz (GMU) 110 peut être activée quand les autres mesures de protection au sein de la batterie 102 sont épuisées, par exemple si un emballement thermique se produit, en raison d'un court-circuit interne qui est trop rapide pour surchauffer la batterie. Une telle réaction peut déclencher l'unité de gestion de gaz (GMU) 110 qui est utilisée pour activer rapidement les éléments d'évacuation de la batterie 102. La quantité d'oxygène générée et l'accumulation de pression peuvent être surveillées et, quand la limite seuil est atteinte, indiquant un emballement thermique incontrôlable, les valves de d'évacuation sont ouvertes pour libérer la pression et faire passer l'accumulation de gaz à travers une ouverture conduisant à l'extérieur du véhicule. Dans certains cas, un système actif peut être mis en oeuvre pour inonder la partie interne de la batterie 102 avec de l'azote, pour ainsi inhiber les réactions d'emballement thermique. [0023] Le module de chargeur et d'alimentation 104 contrôle la charge de la batterie 102. Le module de chargeur et d'alimentation 104 peut tirer son énergie d'une alimentation de système et fournir un courant de charge prédéterminé à la batterie 102. Le système de gestion d'alimentation (PMU) 106 peut être adapté à une application à haute puissance. Le module de chargeur et d'alimentation 104 et le système de gestion d'alimentation (PMU) 106 peuvent être empilés pour dériver un courant élevé de charge. La commande du module de chargeur et d'alimentation 104 peut être réalisée, conjointement avec le système de gestion d'alimentation (PMU) 106, en utilisant de multiples paramètres de rétroaction pour surveiller et maintenir le module de chargeur et d'alimentation 104 à sa température de fonctionnement sécurisé, son courant de charge et son courant de charge. Dans un exemple, de multiples systèmes de gestion d'alimentation (PMU) 106 peuvent être synchronisés au moyen d'un algorithme, par exemple, qui met en oeuvre une relation de type maître/esclave parmi les systèmes de gestion d'alimentation (PMU) 106 pour délivrer chaque part de courant de charge et pour déterminer la quantité correcte de charge de courant vers la batterie 102. [0024] La figure 2 est un schéma de circuit d'un exemple d'un module multi-boucles de chargeur et d'alimentation de batterie 104. Le module de chargeur et d'alimentation 104 peut être mis en oeuvre sous la forme d'un sous-système du système de gestion d'alimentation (PMU) 106 pour contrôler la charge de la batterie 102, qui connecte les charges LD1 à LDn, qui peuvent être toutes connectées ou hiérarchisées au moyen des commutateurs 322 et 324. Le module de chargeur et d'alimentation 104 peut comprendre un convertisseur CC/CC 200, un capteur de température 202 et un module à boucle de contrôle 204 connectés à divers transistors, commutateurs, condensateurs et résistances, comme illustré. Le courant d'alimentation 206 et la tension d'alimentation 208 peuvent être déterminés respectivement en utilisant RI sens, I sens(+), I sens(-) et V alimentation sens. [0025] Le module de chargeur et d'alimentation 104 peut fournir une caractéristique de charge à courant constant/tension constante à la batterie 102 et utiliser une référence de rétroaction de tension d'entretien, de façon que n'importe quelle tension d'entretien de batterie souhaitée puisse être programmée. Le module à boucle de contrôle 204 peut comprendre un ou plusieurs éléments parmi une boucle de régulation de tension de charge (LD), une boucle de régulation de courant de charge 212, une boucle de régulation d'empilement de batterie 214 et une boucle de régulation de température 216, comme décrit plus loin ci-dessous. Par exemple, la boucle de régulation de courant de charge 212 peut réguler la tension d'entrée (VIN) en réduisant le courant de charge si la tension d'entrée (VIN) chute en dessous d'un niveau seuil programmé. D'autres caractéristiques peuvent comprendre une tension d'entretien programmable par résistance, une grande plage de tensions d'entrée, des modules évolutifs et un courant de charge évolutif, une protection de tension inverse d'entrée intégrée, une extrémité sélectionnable et une exactitude de référence de tension d'entretien. [0026] Pour la génération d'une alimentation de contrôle multi-trajets, le module de chargeur et d'alimentation 104 peut être mis en oeuvre sous la forme d'un contrôleur à haute tension et à performance élevée qui convertit la plupart des unités d'alimentation extérieurement compensées en chargeurs de batterie complets. Le module de chargeur et d'alimentation 104 fusionne de multiples paramètres de contrôle : par exemple la tension d'une charge, le courant de charge, un dispositif de surveillance d'égalisation d'empilement, la température et courant d'alimentation pour établir la charge appropriée et sécurisée pour la batterie 102. Des caractéristiques peuvent comprendre : une extrémité de courant précise, une charge qualifiée en température au moyen d'un capteur de température 202, une recharge automatique et une charge d'entretien C/10 pour les cellules profondément déchargées, la détection d'une batterie défectueuse et des sorties d'indicateur d'état. Le module de chargeur et d'alimentation 104 comprend 6 également une détection précise du courant qui permet des tensions sens plus basses pour des applications à courant élevé et fournit une faible protection contre un courant inverse de perte, et une protection contre une surintensité et une surtension. Le module de chargeur et d'alimentation 104 peut faciliter une caractéristique instantanée qui fournit une alimentation immédiate au système en aval, même en cas de connexion à une batterie extrêmement déchargée ou défectueuse. Le module de chargeur et d'alimentation 104 peut également préconditionner une charge d'entretien, détecter une batterie défectueuse, fournir un choix de schémas d'extrémité et permettre un redémarrage automatique. [0027] La figure 3 est un schéma de circuit d'un exemple d'unité d'équilibrage de cellule 112. L'unité d'équilibrage de cellule 112 peut faire partie de la batterie 102 qui équilibre la charge de cellules individuelles, par exemple de la cellule 1 (300) à la cellule 8 (307). D'autres numéros de cellules peuvent être utilisés. Les cellules 300 à 307 peuvent comprendre divers(es) résistances, condensateurs, commutateurs, diodes et transformateurs, etc., comme illustré. Un équilibre actif permet une récupération de capacité dans les empilements de batteries mal appariées. La charge provenant de l'une quelconque des cellules 301 à 307 sélectionnées peut être transférée avec une efficacité élevée vers ou depuis les cellules adjacentes ou vers une unité de cellule ou d'alimentation de réserve 310. L'unité de cellule ou d'alimentation de réserve 310 peut comprendre une ou plusieurs batteries, une ou plusieurs cellules, un ou plusieurs super-condensateurs, un ou plusieurs volants, etc. L'unité de cellule ou d'alimentation de réserve 310 peut être connectée aux cellules 300 à 307 par l'intermédiaire d'un convertisseur à récupération de charge 312 et un convertisseur à récupération de décharge 314. Les convertisseurs à récupération 312 peuvent comprendre chacun un convertisseur monolithique CC/CC à récupération conçu pour équilibrer activement les empilements haute tension de batteries, pour permettre une régulation et une conversion de tension entre les cellules 300 et 307 et l'unité de cellule ou d'alimentation de réserve 310. L'efficacité élevée d'un régulateur de commutation peut augmenter le courant d'équilibrage pouvant être atteint tout en réduisant la génération de chaleur. Dans le mode de charge, la charge en excès peut être stockée dans l'unité de cellule ou d'alimentation de réserve 310. Dans le mode décharge, la charge stockée dans l'unité de cellule ou d'alimentation de réserve 310 peut être envoyée vers les cellules faibles de la batterie. [0028] L'unité de cellule ou d'alimentation de réserve 310 peut fonctionner sous la forme d'une source externe d'énergie de régénération pour les cellules faibles, afin d'augmenter la fiabilité. L'unité d'équilibrage de cellule 112 peut comprendre également un commutateur 320 pour connecter/déconnecter l'unité de cellule ou d'alimentation de réserve 310 et les charges LD1 et LDn. Les commutateurs 302, 324 7 peuvent connecter/déconnecter les cellules 300 à 307 et les charges LD1 à LDn, respectivement. Un commutateur 326 peut connecter/déconnecter le module de chargeur et d'alimentation 104 et les cellules 300 à 307. Des circuits de protection résistive à diode Zener 330 à 337 peuvent être utilisés pour contourner les cellules 300 à 307, respectivement, lors d'un court-circuit externe ou pour contourner les cellules usagées, par exemple les circuits ouverts. La diode Zener de contournement peut permettre une charge/décharge continue de la batterie 102 utilisant les diodes Zener pour contourner les cellules défectueuses 300 à 307. Des transformateurs d'isolation 340 à 347 peuvent permettre une isolation entre les cellules 300 à 307 et l'unité d'équilibrage de cellule 112. [0029] La figure 4 est un schéma de principe d'un exemple de mise en oeuvre pour une unité d'équilibrage de cellule. La batterie 102 peut comprendre de multiples cellules 300 à 307 connectées en série. Par conséquent, le courant de charge est identique pour toutes les cellules 300 à 307. Si ou plusieurs capacités de charge des cellules sont dégradées, les cellules 300 à 307 peuvent être surchargées, surchauffer ou peuvent entraîner un emballement thermique pouvant provoquer l'explosion de la batterie 102 et un incendie. Pendant la décharge, si les cellules 300 à 307 ne sont pas équilibrées, les cellules faibles atteignent le seuil de décharge avant que le cycle de décharge soit fini. Par conséquent, le potentiel d'anode est inversé, ce qui entraîne un dépôt de lithium en plaque. Au cours du temps, les plaquettes peuvent percer le séparateur, ce qui crée un court-circuit. [0030] Avec l'unité d'équilibrage de cellule 112, un contrôleur de protection contre les défauts peut être obtenu pour un équilibrage actif bidirectionnel basé sur un transformateur 312 d'empilements de batteries à plusieurs cellules. Un circuit de commande de grille associé, une détection précise du courant, un circuit de détection de défaut et une interface série robuste et une horloge de surveillance incorporée peuvent être intégrés, par exemple comme décrit sur la figure 3. Une interface série compatible à changement de niveau permet à de multiples contrôleurs d'être connectés en série, sans photocoupleur ou isolateur, pour permettre l'équilibrage de chaque cellule 300 à 307 dans une longue chaîne de batteries 102 connectées en série. [0031] L'unité d'équilibrage de cellule 112 permet de s'assurer que chaque cellule 300 à 307 fonctionne à la quantité correcte de charge lors de la charge et de la décharge de la batterie 102. Si une cellule faible, par exemple une ou plusieurs des cellules 300 à 307, se charge plus rapidement que les autres cellules, le courant de surcharge vers la cellule faible est dévié vers un élément passif, vers d'autres batteries et/ou vers l'unité de cellule ou d'alimentation de réserve 310. Si, par ailleurs, une cellule faible se décharge plus rapidement que le reste des cellules, alors le courant déchargé peut provenir d'autres batteries et/ou de l'unité de cellule ou d'alimentation de réserve 310. 8 Cet équilibrage se poursuit jusqu'à ce que toutes les cellules 300 à 307 atteignent un seuil déterminé des niveaux maximum de charge et de décharge. De cette manière, les batteries 102 du bloc-batterie peuvent atteindre une fiabilité d'environ 99,5 pour cent, dans un exemple. Les pourcentages illustrés non seulement donnés à titre indicatif. [0032] La figure 5 est un schéma de principe d'un exemple de conception de cellule de batterie qui est évolutive. Les cellules 300, 301, 300(n), 300(n-1), etc., sont évolutives, comme on peut le voir sur la figure 5, dans une variété de formation de cellules, par exemple des connexions en série, en parallèle, en série/parallèle, pour former un module ou une batterie 102. La formation des cellules 300, 301, 300(n), 300(n-1) peut utiliser des éléments évolutifs en série tels que les unités d'équilibrage de cellule 112(1), 112(2), 112(n-1), 112(n), les modules de chargeur et d'alimentation 104(1) à (104(n) et un processeur local 500. Les entrées du processeur 500 comprennent des requêtes de charge, des étiquettes de priorité et une chronologie de charge/décharge, comme décrit en détail ci-dessous. Les sorties du processeur 500 comprennent une condition de fonctionnement standard (SOC), un état (SOH), l'énergie restante et la capacité restante, comme décrit en détail ci-dessous. [0033] Un circuit commun d'équilibrage de cellule permet à N cellules d'être placées en série, par exemple en étant seulement limité par la capacité des modules de chargeur et d'alimentation 104(1) à (104-n). Des circuits communs de chargeur de batterie permettent des niveaux évolutifs de tension et de courant. Des interfaces périphériques séries (SPI) fournissent une interface série physique ainsi que des liens de données en série 502 entre des unités d'interfaces séries évolutives intelligentes, par exemple pour RS 323 ou d'autres communications. Un bus SPI peut fonctionner avec le processeur local 500 jouant le rôle de module maître de chargeur et d'alimentation de batterie 104(n) et avec un ou plusieurs modules esclaves de chargeur et d'alimentation de batterie 104(1). [0034] Avec de multiples dispositifs esclaves, un signal SS indépendant peut être utilisé à partir du module maître de chargeur et d'alimentation de batterie 104(n) pour chaque module esclave de chargeur et d'alimentation de batterie 104(1). Les dispositifs esclaves peuvent avoir des sorties à trois états, de sorte que leur signal MISO devienne une impédance élevée (logiquement déconnecté) quand le dispositif n'est pas sélectionné. Les dispositifs sans sortie trois états ne peuvent pas partager de segments de bus SPI avec d'autres dispositifs, par exemple seulement un esclave peut communiquer avec le maître et seule sa sélection de puce peut être activée. Pour commencer une communication, le bus maître configure tout d'abord l'horloge, en utilisant une fréquence inférieure ou égale à la fréquence maximale que le dispositif esclave supporte. Ces fréquences sont habituellement de quelques MHz. Le maître transmet ensuite la logique 0 pour la puce souhaitée parmi la ligne de sélection de puces. Une 9 logique 0 est transmise car la ligne de sélection de puce est faiblement active, ce qui signifie que son état de désactivation est une logique 1 ; l'activation est imposée par une logique 0. Si une période d'attente est utilisée, par exemple pour une conversion analogique/numérique, alors le maître attend pendant au moins cette période de temps avant de commencer à sortir des cycles d'horloge. [0035] Pendant chaque cycle d'horloge SPI, une transmission complète de donnés duplex se produit. Le maître envoie un bit sur la ligne MOSI ; l'esclave la lit à partir de cette même ligne. L'esclave envoie un bit sur la ligne MISO ; le maître la lit à partir de cette même ligne. Toutes les transmissions ne nécessitent pas ces quatre opérations pour être significatives. Les transmissions impliquent normalement deux registres à décalage d'une taille donnée de mot, comme huit bits, un dans le maître et un dans l'esclave ; ils sont connectés dans une boucle. Les données sont habituellement tout d'abord décalées avec le bit le plus significatif, tout en décalant un nouveau bit moins significatif dans le même registre. Après le décalage du registre, le maître et l'esclave ont échangé les valeurs de registre. Ensuite, chaque dispositif prend cette valeur et exécute une action, comme par exemple l'écrire dans une mémoire. S'il y a davantage de données à échanger, les registres à décalage sont chargés avec de nouvelles données et le procédé est répété. [0036] Les transmissions peuvent impliquer un certain nombre de cycles d'horloge. Quand il n'y a plus de données à transmettre, le maître peut arrêter le basculement de son horloge et ensuite désélectionner l'esclave. Les transmissions peuvent comprendre des mots de 8 bits et le maître peut initier de multiples transmissions de ce type si nécessaire. Cependant, d'autres tailles de mot peuvent également être utilisées, comme des mots de 16 bits pour les contrôleurs d'écran tactile ou un codec audio, comme le TSC2101 de Texas Instruments ; ou des mots de 12 bits pour de nombreux convertisseurs numérique/analogique ou analogique/numérique. [0037] La figure 6 est un schéma de principe d'un exemple de mise en oeuvre de modules évolutifs 600(1) à 600(n). Les modules 600(1) à 600(n) sont évolutifs en une variété de formations de module, par exemple des connexions en série, en parallèle, en série/ parallèle, pour former des batteries haute tension 102. Chaque module peut avoir des interfaces SPI ; à la fois des interconnexions physiques et des communications de liens de données en série 602, par exemple chaque module peut être connecté pour partager un lien commun de données 602, par exemple pour des communications RS-232. L'interface commune permet à N modules de batterie 600(1) à 600(n) d'être placés en série et/ou en parallèle. La synchronisation des modules de chargeur et d'alimentation de batterie 104(1) à 104(n) permet n modules de batterie 600(1) à 600(n). [0038] La figure 7 est un organigramme d'un exemple d'algorithme d'équilibrage de cellule. L'algorithme d'équilibrage de cellule peut être un algorithme parmi plusieurs al- gorithmes du système 100 servant à corréler des données de simulation avec des données en temps réel pour la batterie 102. Tandis que le système 100 contrôle et surveille l'état de la batterie 102, les informations en temps réel de la batterie 102 peuvent être surveillées indépendamment, notamment divers paramètres de la batterie 102, par exemple la température, la pression, la tension et le courant. A partir des paramètres, la partie en temps réel du système peut déterminer indépendamment les conditions standards de fonctionnement, l'état, les paramètres seuil de sécurité et également la charge/décharge de la batterie 102. [0039] L'algorithme d'équilibrage de cellule établit un contrôle de la charge et de la décharge de chaque cellule 300 à 307, etc. Conjointement avec le reste des sous-systèmes, les cellules 300 à 307 sont chargées au taux et aux seuils maximums de condition de fonctionnement standard (SOC) établis par le sous-système d'algorithme adaptatif. L'algorithme d'équilibrage de cellule peut vérifier la régulation de la batterie pour déterminer si les cellules 300 à 307 fonctionnent normalement ou hors plage (700). Si les cellules 300 à 307 sont hors plage, l'algorithme d'équilibrage de cellule détermine si cela est une condition de fonctionnement standard (SOC) (720). Si ce n'est pas une condition de fonctionnement standard (SOC), l'alimentation des cellules 300 à 307 est arrêtée (704). Si les cellules 300 à 307 fonctionnent normalement, l'algorithme d'équilibrage de cellule détermine si les cellules sont chargées ou déchargées (706). [0040] Pendant la charge des cellules 300 à 307, l'algorithme d'équilibrage de cellule détermine l'état de charge (SOC) (708). L'état de charge (SOC) se trouve dans la plage, la tension des cellules 300 à 307 est vérifiée (710). Si la tension des cellules 300 à 307 se trouve dans la plage, l'algorithme d'équilibrage de cellule continue à charger les cellules 300 à 307 (712). Si la tension d'une ou de plusieurs des cellules 300 à 307 a atteint la limite ou si l'état de charge (SOC) a atteint la limite, l'algorithme d'équilibrage de cellule termine la charge (716) ou vérifie l'équilibre des cellules (718) en fonction d'une configuration des cellules, par exemple une cellule unique/des cellules parallèles ou des cellules qui sont connectées en série (714). Si les cellules 300 à 307 configurées en série sont équilibrées (718), l'algorithme d'équilibrage de cellule termine la charge (716). [0041] Si les cellules 300 à 307 configurées en série ne sont pas équilibrées (718), alors l'algorithme d'équilibrage de cellule peut limiter la tension (Vout) et envoyer la charge en excès vers l'empilement de cellule 300 à 307 et/ou vers des cellules individuelles (720). Ceci peut être répété pour toutes les cellules en série jusqu'à ce que les cellules soient équilibrées, par exemple selon la condition de fonctionnement standard (SOC). Quand les seuils de condition de fonctionnement standard (SOC) sont atteints, les cellules 300 à 307 peuvent interrompre le courant de charge vers la cellule qui peut 11 être envoyé vers le bloc de cellules ou une résistance externe, ou vers une cellule externe de réserve, ou vers n'importe quel type d'élément de stockage d'énergie, par exemple une unité de cellule ou d'alimentation de réserve 310. Ce procédé peut également être réalisé lors de la décharge, sauf que l'élément externe ou l'alimentation de réserve décharge de courant. [0042] Dans le mode de décharge, il est vérifié que la décharge des cellules 300 à 307 se trouve dans la plage ou au niveau maximum, par exemple selon la condition de fonctionnement standard (730). S'il se trouve dans la plage, l'algorithme d'équilibrage de cellule peut vérifier que la tension des cellules 300 à 307 se trouve dans la plage ou à un maximum (732). Si elle se trouve dans la plage, l'algorithme d'équilibrage de cellule peut permettre aux cellules 300 à 307 de poursuivre la décharge. La tension d'une ou de plusieurs des cellules 300 à 307 est minimisée ou si la profondeur de décharge (DOD) est au maximum, l'algorithme d'équilibrage des cellules termine la décharge (738) ou vérifie l'équilibre des cellules (740) en fonction d'une figuration des cellules, par exemple une cellule unique/des cellules parallèles ou des cellules qui sont connectées en série (736). Si les cellules 300 à 307 configurées en série sont équilibrées (740), l'algorithme d'équilibrage de cellule termine la décharge (738). Autrement, l'algorithme d'équilibrage de cellule peut limiter la tension (Vout) et charger à partir de l'empilement de cellules et/ou à partir de cellule individuelle. Ceci peut être répété pour toutes les cellules en série jusqu'à ce que la condition de fonctionnement standard (SOC) soit équilibrée. [0043] En même temps que la surveillance en temps réel de la tension, du courant et de la température (744), un traitement hors ligne des modèles basés sur de multiples paramètres physiques peut être mis en oeuvre (746). Ces modèles s'adaptent aux environnements de fonctionnement existants du traitement en temps réel et stockent les paramètres de contrôle et de fonctionnement. Les tensions, le courant, les températures et les pressions peuvent être stockés dans une mémoire virtuelle dynamique, tout en déterminant la condition de fonctionnement standard (SOC) et les autres paramètres d'état et les seuils. Le processeur local 500, par exemple des figures 5 et 6, peut commander le traitement des données. Les données en temps réel et les données simulées sont corrélées les unes avec les autres pour établir des prédictions statistiquement précises et les tendances futures des données, par exemple la capacité à conserver une charge, un moment déterminé de défaillance, la prédiction de défaillances soudaines de la batterie, l'actualisation des paramètres tels que la capacité, le vieillissement, la condition de fonctionnement standard (SOC), l'état (SOH), l'état de durée de vie (SOL), l'énergie restante et la capacité restante. Les paramètres de contrôle résultants peuvent être utilisés pour actualiser les paramètres de contrôle et de seuil du système en temps réel pour garantir un fonctionnement sécurisé et fiable de la 12 batterie. [0044] La figure 8 est un organigramme d'un exemple d'un algorithme adaptatif basé sur un modèle. La gestion de l'alimentation par contrôle adaptatif peut comprendre des algorithmes prospectifs servant à éviter les défaillances de la batterie et des contre-mesures pour éviter et empêcher des défaillances catastrophiques. [0045] L'algorithme basé sur un modèle peut travailler conjointement avec d'autres sous- systèmes pour établir le traitement des données en temps réel et des données simulées. Le procédé peut actualiser le fonctionnement et les paramètres de seuil du système en temps réel 100 et également caractériser l'état (cellules mortes, cellules faibles, etc.), les conditions de fonctionnement standards (SOC), la génération de chaleur, le changement de température, le taux maximum de charge/décharge. L'algorithme adaptatif peut également prédire la durée de vie restante (SOL) de la batterie. [0046] L'algorithme adaptatif peut utiliser des données surveillées, par exemple les tensions, le courant, le taux et la température (800). Les données peuvent être entrées dans un algorithme de dérivation/estimation de SOC, SOH et SOL, avec des mises à jour provenant de (A) décrit ci-dessus (802). L'algorithme de dérivation/estimation sort des données de l'instant, et les données de l'instant (804) peuvent comprendre un comportement caractérisé, par exemple le SOH (informations concernant les cellules mortes, les cellules faibles, le courant de charge), la capacité, la décharge maximale, le taux maximum de charge, la génération de chaleur, le changement de température, etc. (806). L'algorithme adaptatif peut comparer (808) des données de l'instant (804), comprenant le comportement caractérisé, aux données antérieures (810). S'il n'y a pas de changement, l'algorithme adaptatif continue sans qu'il soit nécessaire de corréler les données, etc. S'il y a un changement entre les données de l'instant (804) et les données antérieures (810), l'algorithme adaptatif peut corréler les données, par exemple pour déterminer les variances entre les données de l'instant et les données antérieures et les données prédites et les paramètres (814). De cette manière, l'algorithme adaptatif peut être mis en oeuvre sous la forme d'un modèle empirique, par exemple basé sur, concerné par ou vérifiable par l'observation ou l'expérience plutôt que par une théorie ou une logique pure. [0047] L'algorithme adaptatif peut également exécuter une optimisation du procédé pour réajuster la tension, la température et le changement des limites de courant, et réajuster les variables du filtre de Kalman (par exemple, la tension, le courant et la température) (816). L'algorithme adaptatif actualise les données antérieures pour obtenir une référence future (818). L'algorithme adaptatif actualise les paramètres de sortie (820) et actualise la chronologie (822), par exemple la durée de vie prédite de la batterie 102, à des fins d'entrée dans l'algorithme de dérivation/estimation (802), par exemple pour déterminer les données de l'instant (804). 13 [0048] La figure 9 est un schéma de principe d'un exemple d'algorithme pour un système intégré de gestion de l'état d'une batterie (IBHM). L'IBHM peut être intégré à la PMU 106 de la figure 1 ou être mis en oeuvre sous la forme d'une unité séparée. L'algorithme IBHM, conjointement avec l'algorithme basé sur un modèle et les systèmes décrits ci-dessus, peut établir le comportement présent et le comportement prévu de la batterie 102. L'IBHM peut stocker l'état actualisé de la batterie 102, prédire la durée de vie restante et actualiser les paramètres de fonctionnement/contrôle de la batterie 102. L'état peut comprendre une capacité de la batterie 102, par exemple si la batterie 102 est neuve, à la moitié de sa vie, à la fin de sa vie, etc. Dans un exemple, la PMU 106 peut faire fonctionner la batterie 102 sur la base de l'état de la batterie 102. Par exemple, les seuils de fonctionnement de la batterie peuvent être ajustés sur la base de l'état. L'IBHM peut également stocker/recommander un entretien approprié ou le remplacement de la batterie 102. [0049] L'algorithme IBHM peut recevoir un signal d'entrée, par exemple une tension, un courant, un taux et une température (900). L'IBHM peut conditionner les signaux d'entrée, par exemple avec un filtrage analogique et/ou une conversion analogique/ numérique (A/N) (902). L'IBHM peut traiter les signaux, par exemple un filtrage numérique, des transformées de données, un seuillage, un taux (changement de tension par rapport au changement de température et/ou changement de tension par rapport au changement de courant) et/ou la détermination de l'état de charge (SOC), par exemple en fonction de la tension, du courant, du taux et de la température (904). Les entrées conditionnées et traitées peuvent être introduites dans un modèle de fusion de données, par exemple une approche statistique à multiples variables, un filtre de Kalman étendu et/ou une inférence bayésienne (906). Dans le cadre du modèle de fusion de données, des informations de procédé hors ligne peuvent être entrées, notamment un modèle mathématique BDS, un étalon BDS de tables de conditions (SOC) et un SoC en fonction de la tension, du courant, de la température, des taux et du vieillissement (908). Le SoC dérivé peut être déterminé à partir de mesures filtrées de tension, de courant et de température. Le filtre de Kalman étendu peut fournir une bonne estimation des mesures réelles et prendre en compte les données incomplètes et de bruit. L'inférence bayésienne peut fusionner des données antérieures de SoC, de courant, de tension (Voc), de taux et de température pour obtenir une meilleure estimation des limites de SOC, des seuils au temps plus un (t+1), (t+2), ... (t+n) et de la température. [0050] Un traitement d'avant sortie peut comprendre le seuillage et une analyse de fonction hors limites (910). L'IBHM peut ensuite déterminer les variables de sortie Voc, SoC, SOC, SOH et SOL (912). L'IBHM peut également comprendre un module de diagnostic servant à déterminer des seuils de fin de vie à partir des signaux (914). Les feuilles de fin de vie peuvent faire partie des variables de sortie. 14 [0051] Les avantages du système 100 peuvent comprendre une plus grande sécurité et fiabilité, un système 100 qui procure une plus grande fiabilité et un fonctionnement sécurisé selon les spécifications du fabricant, une surveillance de l'état et des capacités de pronostic, l'inclusion de divers mécanismes de sécurité et des contre-mesures au sein de la cellule/du module, et/ou une plus grande utilisation de la batterie. Le système 100 peut faire fonctionner la batterie 100 dans une plus grande plage d'état de charge (SoC), par exemple qui est spécifique de ses propriétés chimiques et des besoins des consommateurs. [0052] Les systèmes et les procédés décrits ci-dessus peuvent être mis en oeuvre de dif- férentes manières dans de nombreuses configurations différentes de matériel, de logiciel, de micrologiciel et de l'une quelconque de leur combinaison. Dans un exemple, les systèmes et les procédés peuvent être mis en oeuvre avec un processeur et une mémoire, la mémoire stockant des instructions qui, quand elles sont exécutées par le processeur, amènent le processeur à exécuter les systèmes et les procédés. Le processeur peut être n'importe quel circuit tel que, mais sans s'y limiter, un microprocesseur, un microcontrôleur, un processeur graphique, un processeur de signal numérique ou un autre processeur. Le processeur peut également être mis en oeuvre avec une logique ou des composants discrets, ou une combinaison d'autres types de circuit analogique ou numérique, combinés sur un unique circuit intégré ou répartis sur plusieurs circuits intégrés. Une partie ou la totalité de la logique décrite ci-dessus peut être mise en oeuvre sous la forme d'instructions pouvant être exécutées par le processeur, le contrôleur ou un autre dispositif de traitement, et peut être stockée sur un support tangible ou non transitoire pouvant être lu par une machine ou un ordinateur, tel qu'une mémoire flash, une mémoire vive (RAM) ou une mémoire morte (ROM), une mémoire morte reprogrammable (EPROM) ou un autre support pouvant être lu par une machine, tel qu'une mémoire morte de disque compact (CDROM), ou un disque magnétique ou optique. Un produit, tel qu'un produit de programme informatique, peut comprendre un support de stockage et des instructions pouvant être lues par un ordinateur stockées sur le support qui, quand elles sont exécutées par un système informatique final ou un autre dispositif, amène le dispositif à effectuer les opérations selon l'une quelconque des descriptions ci-dessus. La mémoire peut être mise en oeuvre avec un ou plusieurs disques durs et/ou un ou plusieurs lecteurs utilisant des supports mobiles, tels que les disquettes, les disques compacts (CD), les disques vidéo numériques (DVD), les clefs à mémoire flash et d'autres supports mobiles. [0053] La capacité de traitement du système peut être répartie sur plusieurs composants de système, tels que sur plusieurs processeurs et mémoires, comprenant facultativement de multiples systèmes de traitement répartis. Des paramètres, des bases de données et d'autres structures de données peuvent être stockés et gérés séparément, peuvent être incorporés à un unique mémoire ou base de données, peuvent être organisés de manière logique et physique de diverses manières et peuvent être mis en oeuvre de diverses manières, notamment des structures de données telles que des listes liées, des tableaux de hachage ou des mécanismes de stockage implicite. Les programmes peuvent être des parties (par exemple, des sous-routines) d'un unique programme, des programmes séparés, répartis sur plusieurs mémoires et processeurs ou mis en oeuvre de diverses manières, par exemple dans une bibliothèque, telle qu'une bibliothèque partagée (par exemple, une bibliothèque de liens dynamiques (DLL)). Par exemple, la bibliothèque de liens dynamiques peut stocker un code qui exécute d'un quelconque des traitements du système décrits ci-dessus. [0054] En outre, la divulgation comprend les modes de réalisation selon les clauses suivantes. [0055] Clause 1. Système, comprenant : une batterie ; une unité de gestion d'alimentation connectée à une batterie, l'unité de gestion d'alimentation régulant l'alimentation de la batterie ; et une unité d'alimentation de réserve connectée à l'unité de gestion d'alimentation et à la batterie, l'unité de gestion d'alimentation stockant une charge en excès dans l'unité d'alimentation de réserve et envoyant la charge stockée vers la batterie quand la batterie est moins chargée qu'un pourcentage déterminé. [0056] Clause 2. Système selon la clause 1, dans lequel l'unité de gestion d'alimentation fait fonctionner la batterie au sein de limites seuils déterminées. [0057] Clause 3. Système selon la clause 2, dans lequel les limites seuils comprennent au moins un parmi la puissance et le courant pour une charge déterminée. [0058] Clause 4. Système selon la clause 1, dans lequel l'unité de gestion d'alimentation détermine un état de la batterie. [0059] Clause 5. Système selon la clause 4, dans lequel l'état de la batterie comprend une batterie neuve, une batterie à la moitié de sa vie et une batterie à la fin de sa vie. [0060] Clause 6. Le système selon la clause 4, dans lequel l'unité de gestion d'alimentation ajuste les limites seuils sur la base de l'état de la batterie. [0061] Clause 7. Système selon la clause 1, dans lequel l'unité de gestion d'alimentation prédit un état de la batterie en comparant des données en temps réel à des données simulées. [0062] Clause 8. Le système selon la clause 1, comprenant en outre un transformateur d'isolation connecté entre la batterie et l'unité d'alimentation de réserve. [0063] Clause 9. Système selon la clause 1, comprenant en outre une diode Zener connectée à une cellule de la batterie, la diode Zener contournant une cellule défectueuse. [0064] Clause 10. Système selon la clause 9, dans lequel la cellule défectueuse comprend un circuit ouvert dans la batterie lors d'une charge ou d'une décharge. [0065] Clause 11. Système selon la clause 1, dans lequel l'unité de gestion d'alimentation 16 prédit une durée de vie de la batterie. [0066] Clause 12. Système selon la clause 1, dans lequel l'unité de gestion d'alimentation recommande un entretien pour la batterie. [0067] Clause 13. Système selon la clause 1, comprenant en outre une unité de gestion de température connectée à l'unité de gestion d'alimentation, l'unité de gestion de température surveillant la température de la batterie et arrêtant la charge ou la décharge de la batterie quand la batterie fonctionne au-delà d'une limite déterminée. [0068] Clause 14. Système selon la clause 1, comprenant en outre une unité de gestion de gaz connectée à l'unité de gestion d'alimentation, l'unité de gestion de gaz surveillant une pression de gaz autour de la batterie et ouvrant une valve pour diminuer la pression et dévier le gaz quand le gaz ou la pression se trouvent au- delà d'une limite déterminée. [0069] Clause 15. Système selon la clause 1, comprenant en outre une unité d'équilibrage de cellule connectée à la batterie et à l'unité d'alimentation de réserve, l'unité d'équilibrage de cellule équilibrant une charge des cellules de la batterie. [0070] Clause 16. Procédé, comprenant : la surveillance avec un processeur de la tension, du courant et de la température d'une batterie ; la détermination de l'état de la batterie sur la base du fonctionnement en temps réel de la batterie et d'un fonctionnement virtuel de la batterie ; et l'établissement d'une limite de fonctionnement de la batterie sur la base de l'état de la batterie. [0071] Clause 17. Procédé selon la revendication 16, comprenant en outre l'envoi d'une charge en excès à une unité d'alimentation de réserve et le passage de la charge stockée depuis l'unité d'alimentation de réserve vers la batterie qui est moins chargée qu'un pourcentage déterminé. [0072] Clause 18. Procédé selon la revendication 16, comprenant en outre la prédiction de la durée de vie de la batterie. [0073] Clause 19. Procédé selon la revendication 16, comprenant en outre la recom- mandation de l'entretien de la batterie. [0074] Clause 20. Procédé selon la revendication 16, comprenant en outre l'équilibrage d'une charge des cellules de la batterie. [0075] De nombreuses modifications et d'autres modes de réalisation exposés dans le présent document viendront à l'esprit de l'homme du métier en tirant avantage des enseignements présentés dans les descriptions précédentes et sur les dessins associés. Bien que des termes spécifiques soient utilisés dans le présent document, ils sont utilisés seulement dans un sens générique et descriptif et non dans un but limitatif. [0076] Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation ci-dessus décrits et représentés, à partir desquels on pourra prévoir d'autres modes et d'autres formes de réalisation, sans pour autant sortir du cadre de l'invention. 17