Brevet FR3135841A1 — publié le 20231124

L’estimation de l’état d’énergie (SOE) pour un instant donné comporte : - une réception (602) de mesures d’une température (T) de la cellule (111), d’une tension (U) de la cellule (111) et d’un courant (I) échangé par la cellule (111) ; - une estimation d’une résistance interne (R) de la cellule (111) ; - une estimation d’une tension de circuit ouvert (OCV) de la cellule (111) ; - une estimation d’une énergie totale (E tot ) délivrée par la cellule (111) jusqu’à l’instant donné ; - une estimation d’une énergie maximale (E max ) pouvant être délivrée par la cellule (111) en supposant que la température (T) et le courant (I) restent constants ; et - une soustraction de l’énergie totale délivrée (E tot ) estimée à l’énergie maximale (E max ) estimée. Figure pour l’abrégé : Fig. 1 ESTIMATION D’UN ÉTAT D’ÉNERGIE D’UNE BATTERIE Domaine technique de l’invention La présente invention concerne un procédé d’estimation d’un état d’énergie d’une cellule d’une batterie, ainsi qu’un programme d’ordinateur, un dispositif et un aéronef associés. Arrière-plan technologique L’état d’énergie (de l’anglais « State Of Energy » également désigné par l’acronyme SOE) d’une cellule de batterie indique la quantité d’énergie disponible dans la cellule. Cette notion est donc différente de l’énergie totale stockée, puisqu’une partie de l’énergie totale stockée peut ne pas être utilisable et donc disponible. Le SOE peut être exprimé en valeur absolue (Wh) ou relative par rapport à l’énergie maximale que peut avoir la batterie (%). Le SOE n’est pas une grandeur mesurable, donc il doit être estimé à partir de mesures disponibles sur la cellule : courant échangé au travers de bornes de la cellule, tension aux bornes de la cellule et température de la cellule. Pour cela, il est connu d’utiliser un réseau de neurones donnant le SOE à un instant donné à partir du courant, de la tension et de la température à cet instant. Cependant, un tel réseau de neurones n’est pas un système déterministe. Il est très difficile d’obtenir une certification dans le domaine aéronautique, en particulier, dans un aéronef hybride ou complètement électrique, lorsque la batterie est utilisée par le système propulsif. L’invention a donc pour but de fournir une méthode alternative d’estimation d’un état d’énergie d’une cellule d’une batterie, pour laquelle une certification peut être obtenue. Il est donc proposé un procédé d’estimation d’un état d’énergie d’une cellule d’une batterie pour un instant donné, la cellule présentant deux bornes, caractérisé en ce qu’il comporte : une réception de mesures pour l’instant donné d’une température de la cellule, d’une tension aux bornes de la cellule et d’un courant échangé par la cellule au travers de ses bornes ; une estimation d’une résistance interne de la cellule pour l’instant donné ; une estimation d’une tension de circuit ouvert de la cellule pour l’instant donné à partir de la tension et du courant mesurés, et de la résistance interne estimée, par exemple en ajoutant à la tension mesurée, une tension de la résistance interne résultant d’un passage du courant mesuré dans la résistance interne ; une estimation d’une énergie totale délivrée par la cellule jusqu’à l’instant donné, à partir de la température et du courant mesurés, et de la tension de circuit ouvert estimée, en utilisant des associations prédéfinies entre des valeurs d’énergie totale délivrée par la cellule et des valeurs de température, de courant et de tension de circuit ouvert ; une estimation d’une énergie maximale pouvant être délivrée par la cellule, en utilisant les associations prédéfinies et en supposant que la température et le courant restent constants à leurs mesures pour l’instant donné ; et une estimation de l’état d’énergie de la cellule pour l’instant donné, en retranchant l’énergie totale délivrée estimée de l’énergie maximale estimée. L’invention peut en outre comporter l’une ou plusieurs des caractéristiques additionnelles suivantes, selon toute combinaison techniquement possible. Avantageusement, l’estimation de la résistance interne pour l’instant donné est réalisée par une mesure volt-ampérométrique. Avantageusement également, l’estimation de la résistance interne à l’instant donné, comporte : une estimation préalable de la résistance interne pour l’instant donné à partir de la température et du courant mesurés à l’instant donné, en utilisant des associations prédéfinies entre des valeurs de la résistance interne et des valeurs de température et de courant ; une correction de l’estimation préalable en la multipliant par un rapport de correction entre : une estimation de la résistance interne à un instant antérieur à partir d’une mesure volt-ampérométrique, et une estimation de la résistance interne à l’instant antérieur à partir de la température et du courant mesurés à l’instant antérieur, en utilisant les associations prédéfinies entre des valeurs de la résistance interne et des valeurs de température et de courant. Avantageusement également, l’estimation de la résistance interne à l’instant donné est réalisée indépendamment d’un état de charge de la cellule. Avantageusement également, les associations prédéfinies entre des valeurs d’énergie totale délivrée par la cellule et des valeurs de température, de courant et de tension de circuit ouvert sont sous la forme d’une table. Avantageusement également, la table donne l’énergie totale délivrée en fonction de la tension de circuit ouvert, à température et courant constants, pour plusieurs combinaisons de température et de courant. Avantageusement également, l’énergie maximale est l’énergie totale délivrée pour une tension de circuit ouvert minimale prévue par les associations prédéfinies, à la température et au courant mesurés à l’instant donné. Il est également proposé un programme d’ordinateur téléchargeable depuis un réseau de communication et/ou enregistré sur un support lisible par ordinateur, caractérisé en ce qu’il comprend des instructions pour l’exécution des étapes d’un procédé selon l’invention, lorsque ledit programme est exécuté sur un ordinateur. Il est également proposé un dispositif d’estimation d’un état d’énergie d’une cellule d’une batterie pour un instant donné, la cellule présentant deux bornes entre lesquelles un système électrique est connecté, caractérisé en ce qu’il comporte : un module de réception, pour l’instant donné, de mesures d’une température de la cellule, d’une tension aux bornes de la cellule et d’un courant échangé par la cellule au travers de ses bornes ; un module d’estimation d’une résistance interne de la cellule pour l’instant donné ; un module d’estimation d’une tension de circuit ouvert de la cellule pour l’instant donné à partir de la tension et du courant mesurés, et de la résistance interne estimée, par exemple en ajoutant à la tension mesurée, une tension de la résistance interne résultant d’un passage du courant mesuré dans la résistance interne ; un module d’estimation d’une énergie totale délivrée par la cellule à partir de la température et du courant mesurés, et de la tension de circuit ouvert estimée, en utilisant des associations prédéfinies entre des valeurs d’énergie totale délivrée par la cellule et des valeurs de température, de courant et de tension de circuit ouvert ; et un module d’estimation d’une énergie maximale pouvant être délivrée par la cellule en supposant que la température et le courant restent constants à leurs mesures pour l’instant donné ; et un module d’estimation de l’état d’énergie de la cellule pour l’instant donné, en retranchant l’énergie totale délivrée estimée de l’énergie maximale estimée. Il est également proposé un aéronef comportant : une batterie comportant au moins une cellule présentant deux bornes ; un capteur d’une température de la cellule ; un capteur d’un courant échangé par la cellule au travers de ses bornes ; un capteur d’une tension entre les bornes de la cellule ; et un dispositif d’estimation d’un état d’énergie de la cellule, selon l’invention. Brève description des figures L’invention sera mieux comprise à l’aide de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d’exemple et faite en se référant aux dessins annexés dans lesquels : la est une vue fonctionnelle d’un aéronef dans lequel l’invention est mise en œuvre, la est une vue fonctionnelle de modules d’un programme d’ordinateur d’un dispositif d’estimation d’un état d’énergie d’une cellule d’une batterie de l’aéronef de la , la est un graphique illustrant l’évolution d’une énergie totale délivrée par la cellule en fonction d’une tension de circuit ouvert de cette cellule, pour plusieurs combinaisons de température et de courant échangé par la batterie, la est un schéma électrique d’un modèle de la cellule de la batterie, la est un schéma bloc d’un procédé de calcul d’associations entre l’énergie totale et la tension de circuit ouvert, pour plusieurs combinaisons de température et de courant, à partir du modèle de la , et la est un schéma bloc d’un procédé d’estimation d’un état d’énergie de la batterie. Procédé (600) d’estimation d’un état d’énergie (SOE) d’une cellule (111) d’une batterie (110) pour un instant donné (t), la cellule (111) présentant deux bornes (114, 116), caractérisé en ce qu’il comporte : une réception (602) de mesures pour l’instant donné (t) d’une température (T) de la cellule (111), d’une tension (U) aux bornes (112, 114) de la cellule (111) et d’un courant (I) échangé par la cellule (111) au travers de ses bornes (114, 116) ; une estimation (604) d’une résistance interne (R) de la cellule (111) pour l’instant donné (t) ; une estimation (606) d’une tension de circuit ouvert (OCV) de la cellule (111) pour l’instant donné (t) à partir de la tension (U) et du courant (I) mesurés, et de la résistance interne (R) estimée, par exemple en ajoutant à la tension (U) mesurée, une tension de la résistance interne (R) résultant d’un passage du courant (I) mesuré dans la résistance interne (R) ; une estimation (608) d’une énergie totale (E tot ) délivrée par la cellule (111) jusqu’à l’instant donné (t), à partir de la température (T) et du courant (I) mesurés, et de la tension de circuit ouvert (OCV) estimée, en utilisant des associations prédéfinies (208) entre des valeurs d’énergie totale (E tot ) délivrée par la cellule (111) et des valeurs de température (T), de courant (I) et de tension de circuit ouvert (OCV) ; une estimation (610) d’une énergie maximale (E max ) pouvant être délivrée par la cellule (111), en utilisant les associations prédéfinies (208) et en supposant que la température (T) et le courant (I) restent constants à leurs mesures pour l’instant donné (t) ; et une estimation (612) de l’état d’énergie (SOE) de la cellule (111) pour l’instant donné (t), en retranchant l’énergie totale délivrée (E tot ) estimée de l’énergie maximale (E max ) estimée. Procédé (600) selon la revendication 1, dans lequel l’estimation de la résistance interne (R) pour l’instant donné (t) est réalisée à partir d’une mesure volt-ampérométrique. Procédé (600) selon la revendication 1, dans lequel l’estimation (604) de la résistance interne (R) à l’instant donné (t), comporte : une estimation préalable de la résistance interne (R) pour l’instant donné (t) à partir de la température (T) et du courant (I) mesurés à l’instant donné (t), en utilisant des associations prédéfinie (205) entre des valeurs de la résistance interne (R) et des valeurs de température (T) et de courant (I) ; une correction de l’estimation préalable en la multipliant par un rapport de correction (K) entre : une estimation de la résistance interne (R) à un instant antérieur par une mesure volt-ampérométrique, et une estimation de la résistance interne (R) à l’instant antérieur à partir de la température (T) et du courant (I) mesurés à l’instant antérieur, en utilisant les associations prédéfinies (205) entre des valeurs de la résistance interne (R) et des valeurs de température (T) et de courant (I). Procédé (600) selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel l’estimation (604) de la résistance interne (R) à l’instant donné (t) est réalisée indépendamment d’un état de charge (SOC) de la cellule (111). Procédé (600) selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel les associations prédéfinies (208) entre des valeurs d’énergie totale (E tot ) délivrée par la cellule (111) et des valeurs de température (T), de courant (I) et de tension de circuit ouvert (OCV) sont sous la forme d’une table. Procédé (600) selon la revendication 5, dans lequel la table donne l’énergie totale délivrée (E tot ) en fonction de la tension de circuit ouvert (OCV), à température (T) et courant (I) constants, pour plusieurs combinaisons de température (T) et de courant (I). Procédé (600) selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel l’énergie maximale (E max ) est l’énergie totale délivrée (E tot ) pour une tension de circuit ouvert minimale (OCV min ) prévue par les associations prédéfinies (208), à la température (T) et au courant (I) mesurés à l’instant donné (t). Programme d’ordinateur (132) téléchargeable depuis un réseau de communication et/ou enregistré sur un support lisible par ordinateur, caractérisé en ce qu’il comprend des instructions pour l’exécution des étapes d’un procédé (600) selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, lorsque ledit programme est exécuté sur un ordinateur. Dispositif d’estimation d’un état d’énergie (SOE) d’une cellule (111) d’une batterie (110) pour un instant donné (t), la cellule (111) présentant deux bornes (114, 116) entre lesquelles un système électrique (108) est connecté, caractérisé en ce qu’il comporte : un module (202) de réception, pour l’instant donné (t), de mesures d’une température (T) de la cellule (111), d’une tension (U) aux bornes (112, 114) de la cellule (111) et d’un courant (I) échangé par la cellule (111) au travers de ses bornes (112, 114) ; un module (204) d’estimation d’une résistance interne (R) de la cellule (111) pour l’instant donné (t) ; un module (206) d’estimation d’une tension de circuit ouvert (OCV) de la cellule (111) pour l’instant donné (t) à partir de la tension (U) et du courant (I) mesurés, et de la résistance interne (R) estimée, par exemple en ajoutant à la tension (U) mesurée, une tension de la résistance interne (R) résultant d’un passage du courant (I) mesuré dans la résistance interne (R) ; un module (210) d’estimation d’une énergie totale (E tot ) délivrée par la cellule (111) à partir de la température (T) et du courant (I) mesurés, et de la tension de circuit ouvert (OCV) estimée, en utilisant des associations prédéfinies (208) entre des valeurs d’énergie totale (E tot ) délivrée par la cellule (111) et des valeurs de température (T), de courant (I) et de tension de circuit ouvert (OCV) ; un module (212) d’estimation d’une énergie maximale (E max ) pouvant être délivrée par la cellule (111) en supposant que la température (T) et le courant (I) restent constants à leurs mesures pour l’instant donné (t) ; et un module (214) d’estimation de l’état d’énergie (SOE) de la cellule (111) pour l’instant donné (t), en retranchant l’énergie totale délivrée (E tot ) estimée de l’énergie maximale (E max ) estimée. Aéronef (100) comportant : une batterie (110) comportant au moins une cellule (111) présentant deux bornes (112, 114) ; un capteur (118) d’une température (T) de la cellule (111) ; un capteur (120) d’un courant (I) échangé par la cellule (111) au travers de ses bornes (112, 114) ; un capteur (122) d’une tension (U) entre les bornes (112, 114) de la cellule (111) ; et un dispositif d’estimation d’un état d’énergie (SOE) de la cellule (111), selon la revendication 9.