Brevet FR3132150A1 — publié le 20230728

Un procédé est chargé d’estimer la capacité de stockage d’une cellule stockant de l’énergie électrique, ayant un état de charge et une charge, et équipant une batterie cellulaire d’un système. Ce procédé comprend une étape (10-70) dans laquelle, lorsque la cellule est en cours d’utilisation, on détermine si des conditions relatives à l’état de charge et à une température de la batterie cellulaire sont satisfaites, puis dans l’affirmative on détermine à M instants successifs M couples comportant chacun des première et seconde variations respectivement de l’état de charge et de la charge entre deux instants successifs, puis on sélectionne parmi les couples déterminés ceux qui comprennent des première et seconde variations satisfaisant respectivement à des premier et second critères, puis on alimente un estimateur paramétrique avec les couples sélectionnés afin d’obtenir une estimation de la capacité de stockage. Figure 3 ESTIMATION FIABLE DE LA CAPACITÉ DE STOCKAGE DE CELLULE(S) D’UNE BATTERIE CELLULAIRE Domaine technique de l’invention L’invention concerne les batteries cellulaires, et plus précisément l’estimation de la capacité de stockage de cellules de telles batteries. Etat de la technique Certains systèmes, comme par exemple certains véhicules (éventuellement de type automobile), comprennent une batterie cellulaire comportant au moins une cellule de stockage d’énergie électrique, éventuellement électrochimique (par exemple de type lithium-ion (ou Li-ion) ou Ni-Mh ou Ni-Cd). On notera que dans le cas d’un véhicule la batterie cellulaire peut être une batterie dite « principale » (ou de traction) du fait qu’elle est chargée d’alimenter en courant électrique un réseau de bord du véhicule, via un convertisseur, et une machine motrice électrique du groupe motopropulseur (ou GMP) du véhicule. Mais dans le cas d’un véhicule la batterie cellulaire peut aussi être une batterie dite « de servitude » lorsqu’elle est de type très basse tension (typiquement entre 12 V et 48 V) et chargée d’alimenter en courant électrique un réseau de bord du véhicule en l’absence de batterie principale (et donc de machine motrice électrique) ou bien à la place ou en complément d’une batterie principale du véhicule. Dans ce qui suit et ce qui précède, on entend par « réseau de bord » un réseau d’alimentation électrique auquel sont couplés des équipements (ou organes) électriques (ou électroniques) consommant de l’énergie électrique. Les batteries cellulaires des systèmes présentés ci-avant font généralement l’objet d’une gestion de certains de leurs paramètres afin qu’elles puissent être utilisées de façon optimale, avec un risque minimisé de défaillance et d’incident, par exemple pour la sécurité et la tranquillité de leurs usagers. Cette gestion est notamment destinée à permettre la réalisation de diagnostics de la batterie cellulaire permettant à leur tour d’optimiser son utilisation, de réduire les coûts des réparations et d’anticiper un dysfonctionnement majeur. Parmi les paramètres fréquemment gérés, on peut notamment citer l’état de charge (ou SOC (« State Of Charge »)) et l’état de santé en capacité (ou SOHC (« State Of Health of Capacity »)) qui dépend de l’estimation de la capacité de stockage. Ces paramètres sont, par exemple et notamment, utilisés pour estimer l’autonomie kilométrique d’un véhicule le plus précisément possible afin de ne pas surestimer ou sous-estimer les performances. L’invention concerne plus particulièrement l’estimation de la capacité de stockage d’au moins une cellule, laquelle permet d’en déduire l’état de santé en capacité de cette cellule. Il a été proposé, notamment dans le document brevet FR-B1 3097649, de déterminer pour une cellule à N instants successifs N couples comportant chacun des première et seconde variations respectivement de son état de charge et de sa charge entre deux instants successifs, puis de prédire sa capacité de stockage au moyen d’un filtre de Kalman, puis de filtrer les N couples en fonction de cette prédiction, afin de déterminer à partir de ces couples filtrés une estimation de sa capacité de stockage. L’utilisation d’un filtre de Kalman s’avère difficile à mettre en œuvre en raison de sa sensibilité importante. En outre, le filtrage étant réalisé après la détermination non seulement des couples, mais aussi de la prédiction de la capacité de stockage, il ne permet pas de s’affranchir des bruits de mesure, ce qui rend encore plus difficile l’utilisation du filtre de Kalman. Par conséquent, cette solution offre des résultats qui ne sont pas suffisamment satisfaisants. L’invention a donc notamment pour but d’améliorer la situation. Présentation de l’invention Elle propose notamment à cet effet un procédé d’estimation destiné à estimer une capacité de stockage d’au moins une cellule propre à stocker de l’énergie électrique, ayant un état de charge et une charge, et équipant une batterie cellulaire d’un système. Ce procédé d’estimation se caractérise par le fait qu’il comprend une étape dans laquelle, pour au moins une cellule en cours d’utilisation, on détermine si des conditions relatives au moins à son état de charge et à une température de la batterie cellulaire sont satisfaites, puis dans l’affirmative on détermine à M instants successifs M couples comportant chacun des première et seconde variations respectivement de son état de charge et de sa charge entre deux instants successifs, puis on sélectionne parmi ces couples déterminés ceux qui comprennent des première et seconde variations satisfaisant respectivement à des premier et second critères, puis on alimente un estimateur paramétrique avec ces couples sélectionnés afin d’obtenir une estimation de sa capacité de stockage. Ce premier filtrage réalisé avant la détermination des couples permet de s’affranchir des bruits de mesure, et donc d’obtenir M couples parmi lesquels on peut effectuer un second filtrage pour retenir ceux qui sont les plus exploitables pour un estimateur paramétrique facile à mettre en œuvre et moins sensible qu’un filtre de Kalman. Le procédé d’estimation selon l’invention peut comporter d’autres caractéristiques qui peuvent être prises séparément ou en combinaison, et notamment : - dans son étape la condition relative à l’état de charge peut être satisfaite lorsque cet état de charge a été initialisé à partir d’une mesure de tension à l’équilibre de la cellule, et la condition relative à la température peut être satisfaite lorsque cette dernière est supérieure à un premier seuil choisi ; - dans son étape le premier critère peut être satisfait lorsqu’une valeur absolue de la première variation est supérieure à un deuxième seuil choisi, et le second critère peut être satisfait lorsqu’une valeur absolue de la seconde variation est supérieure à un troisième seuil choisi ; - dans son étape on peut utiliser un estimateur paramétrique de type dit des moindres carrés récursifs (ou RLS (« Recursive Least squares »)) ; - dans son étape on peut aussi déterminer si une condition additionnelle relative à un mode d’utilisation de la batterie cellulaire est satisfaite. Dans ce cas, on peut déterminer les M couples lorsque les deux conditions et la condition additionnelle sont satisfaites ; - en présence de la dernière option, dans son étape la condition additionnelle relative au mode d’utilisation de la batterie cellulaire peut être satisfaite lorsque cette dernière est dans une phase de recharge par une source d’alimentation externe ; - dans son étape on peut déterminer au moins deux estimations de la capacité de stockage dans deux intervalles temporels successifs, et on peut retenir en tant qu’estimation finale de la capacité de stockage l’une des deux estimations déterminées lorsqu’une valeur absolue d’une différence entre ces deux estimations déterminées est inférieure à un quatrième seuil choisi ; - dans son étape M peut être compris entre 10 et 100. L’invention propose également un produit programme d’ordinateur comprenant un jeu d’instructions qui, lorsqu’il est exécuté par des moyens de traitement, est propre à mettre en œuvre un procédé d’estimation du type de celui présenté ci-avant pour estimer une capacité de stockage d’au moins une cellule propre à stocker de l’énergie électrique, ayant un état de charge et une charge, et équipant une batterie cellulaire d’un système. L’invention propose également un dispositif d’estimation destiné à équiper un système comprenant une batterie cellulaire comportant au moins une cellule propre à stocker de l’énergie électrique et ayant un état de charge et une charge. Ce dispositif d’estimation se caractérise par le fait qu’il comprend au moins un processeur et au moins une mémoire agencés pour effectuer les opérations consistant, pour au moins une cellule en cours d’utilisation, à déterminer si des conditions relatives au moins à son état de charge et à une température de la batterie cellulaire sont satisfaites, puis dans l’affirmative à déterminer à M instants successifs M couples comportant chacun des première et seconde variations respectivement de son état de charge et de sa charge entre deux instants successifs, puis à sélectionner parmi ces couples déterminés ceux qui comprennent des première et seconde variations satisfaisant respectivement à des premier et second critères, puis à alimenter un estimateur paramétrique avec ces couples sélectionnés afin d’obtenir une estimation de sa capacité de stockage. L’invention propose également un système, éventuellement un véhicule, et comprenant, d’une part, une batterie cellulaire comportant au moins une cellule propre à stocker de l’énergie électrique et ayant un état de charge et une charge, et, d’autre part, un dispositif d’estimation du type de celui présenté ci-avant. Brève description des figures D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à l’examen de la description détaillée ci-après, et des dessins annexés, sur lesquels : illustre schématiquement et fonctionnellement un exemple de réalisation d’un véhicule comprenant un GMP à machine motrice électrique alimentée par une batterie cellulaire, et un dispositif d’estimation selon l’invention, illustre schématiquement et fonctionnellement un exemple de réalisation d’un calculateur de batterie comportant un dispositif d’estimation selon l’invention, et illustre schématiquement un exemple d’algorithme mettant en œuvre un procédé d’estimation selon l’invention. Procédé d’estimation d’une capacité de stockage d’au moins une cellule (CE) propre à stocker de l’énergie électrique, ayant un état de charge et une charge, et équipant une batterie cellulaire (BC) d’un système (S), caractérisé en ce qu’il comprend une étape (10-70) dans laquelle, pour au moins une cellule (CE) en cours d’utilisation, on détermine si des conditions relatives au moins audit état de charge et à une température de ladite batterie cellulaire (BC) sont satisfaites, puis dans l’affirmative on détermine à M instants successifs M couples comportant chacun des première et seconde variations respectivement dudit état de charge et de ladite charge entre deux instants successifs, puis on sélectionne parmi lesdits couples déterminés ceux qui comprennent des première et seconde variations satisfaisant respectivement à des premier et second critères, puis on alimente un estimateur paramétrique avec lesdits couples sélectionnés afin d’obtenir une estimation de ladite capacité de stockage. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que dans ladite étape (10-70) ladite condition relative audit état de charge est satisfaite lorsque ledit état de charge a été initialisé à partir d’une mesure de tension à l’équilibre de ladite cellule (CE), et ladite condition relative à ladite température est satisfaite lorsque cette dernière est supérieure à un premier seuil choisi. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que dans ladite étape (10-70) ledit premier critère est satisfait lorsqu’une valeur absolue de ladite première variation est supérieure à un deuxième seuil choisi, et ledit second critère est satisfait lorsqu’une valeur absolue de ladite seconde variation est supérieure à un troisième seuil choisi. Procédé selon l’une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que dans ladite étape (10-70) on utilise un estimateur paramétrique de type dit des moindres carrés récursifs. Procédé selon l’une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que dans ladite étape (10-70) on détermine en outre si une condition additionnelle relative à un mode d’utilisation de ladite batterie cellulaire (BC) est satisfaite, et on détermine lesdits M couples lorsque lesdites conditions et ladite condition additionnelle sont satisfaites. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que dans ladite étape (10-70) ladite condition additionnelle relative audit mode d’utilisation de la batterie cellulaire (BC) est satisfaite lorsque cette dernière (BC) est dans une phase de recharge par une source d’alimentation externe (SA). Procédé selon l’une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que dans ladite étape (10-70) on détermine au moins deux estimations de ladite capacité de stockage dans deux intervalles temporels successifs, et on retient en tant qu’estimation finale de ladite capacité de stockage l’une des deux estimations déterminées lorsqu’une valeur absolue d’une différence entre ces deux estimations déterminées est inférieure à un quatrième seuil choisi. Produit programme d’ordinateur comprenant un jeu d’instructions qui, lorsqu’il est exécuté par des moyens de traitement, est propre à mettre en œuvre le procédé d’estimation selon l’une des revendications 1 à 7 pour estimer une capacité de stockage d’au moins une cellule (CE) propre à stocker de l’énergie électrique, ayant un état de charge et une charge, et équipant une batterie cellulaire (BC) d’un système (S). Dispositif d’estimation d’une capacité de stockage (DE) pour un système (S) comprenant une batterie cellulaire (BC) comportant au moins une cellule (CE) propre à stocker de l’énergie électrique et ayant un état de charge et une charge, caractérisé en ce qu’il comprend au moins un processeur (PR1) et au moins une mémoire (MD) agencés pour effectuer les opérations consistant, pour au moins une cellule (CE) en cours d’utilisation, à déterminer si des conditions relatives au moins audit état de charge et à une température de ladite batterie cellulaire (BC) sont satisfaites, puis dans l’affirmative à déterminer à M instants successifs M couples comportant chacun des première et seconde variations respectivement dudit état de charge et de ladite charge entre deux instants successifs, puis à sélectionner parmi lesdits couples déterminés ceux qui comprennent des première et seconde variations satisfaisant respectivement à des premier et second critères, puis à alimenter un estimateur paramétrique avec lesdits couples sélectionnés afin d’obtenir une estimation de ladite capacité de stockage. Système (S) comprenant une batterie cellulaire (BC) comportant au moins une cellule (CE) propre à stocker de l’énergie électrique et ayant un état de charge et une charge, caractérisé en ce qu’il comprend en outre un dispositif d’estimation (DE) selon la revendication 9.