Brevet FR3139238A1 — publié le 20240301

L’invention un procédé d’ajustement du courant de charge d’une batterie Lithium-Fer-Phosphate de véhicule à propulsion électrique comportant un système de gestion de batterie et un ordinateur de bord, le procédé comportant les étapes suivantes. - une étape d’estimation (E1) par le système de gestion de batterie de l’incertitude de l’état de charge de la batterie pour obtenir une incertitude estimée ; - une étape d’obtention (E2) d’une valeur prédéfinie d’incertitude ; - une étape d’ajustement (E3) du courant de charge en fonction de l’incertitude estimée et de la valeur prédéfinie d’incertitude maximale, lorsque l’incertitude estimée est inférieure à la valeur d’incertitude maximale alors une étape de calcul (E4) détermine le courant de charge limite de la batterie en fonction de l’incertitude estimée, lorsque l’incertitude estimée est supérieure à la valeur prédéfinie d’incertitude alors une demande de chargement complet de la batterie est affichée sur l’ordinateur de bord du véhicule. Figure 1 PROCEDE D’AJUSTEMENT DU COURANT DE CHARGE D’UNE BATTERIE LITHIUM-FER-PHOSPHATE DE VEHICULE A PROPULSION ELECTRIQUE L’invention porte sur un procédé d’ajustement du courant de charge d’une batterie Lithium-Fer-Phosphate de véhicule à propulsion électrique comportant un système de gestion de batterie et un ordinateur de bord. L’invention concerne en outre un calculateur mettant en œuvre les étapes du procédé selon l’invention, un véhicule équipé d’un tel calculateur et un programme d’ordinateur mettant en œuvre les étapes du procédé selon l’invention. Il est connu de l’art antérieur la batterie NCM, acronyme signifiant Nickel-Manganèse-Cobalt, destinée à un véhicule à propulsion électrique. Le niveau de charge, connu également sous l’acronyme SOC, signifiant State of Charge en langue anglaise, fait l’objet d’une estimation permanente afin d’informer le conducteur du véhicule automobile de la charge électrique restante. Par ailleurs, l’estimation du niveau de charge permet de déterminer le courant de charge à appliquer. En effet, plus le niveau de charge est élevé, plus il est nécessaire de limiter le courant de charge. Une sous-estimation du niveau de charge aurait pour conséquence d’accepter un courant de charge pouvant endommager la batterie. Une estimation relativement précise du niveau de charge est par conséquent primordiale. Le niveau de charge est, par exemple, estimé par recalage régulier à partir de la tension à vide de chaque cellule composant la batterie, après relaxation. Entre chaque recalage, le niveau de charge est estimé par intégration du courant entrant et sortant. La méthode par intégration présente l’inconvénient d’ajouter en permanence des erreurs au fur et à mesure du temps. Il est par conséquent nécessaire de réaliser des recalages réguliers afin de réduire au minimum ces erreurs. Une batterie LFP, acronyme signifiant Lithium-Fer-Phosphate, n’est pas adaptée à la réalisation de recalage régulier car la courbe tension à vide par rapport au niveau de charge présente une pente très faible. Il est par conséquent très difficile de connaître le niveau de charge suite à une mesure de tension à vide. Pour connaître le niveau de charge d’une batterie LFP, chaque cellule doit être déchargée quasi totalement, voire totalement ou chargée quasi totalement, voire totalement. L’objectif de la présente invention est de remédier à cet inconvénient en proposant un procédé permettant d’ajuster le courant de charge et d’estimer le niveau de charge d’une batterie LFP tout en conservant des performances satisfaisantes. Pour atteindre cet objectif, l’invention propose un procédé d’ajustement du courant de charge d’une batterie Lithium-Fer-Phosphate de véhicule à propulsion électrique comportant un système de gestion de batterie et un ordinateur de bord, le procédé comportant les étapes suivantes : une étape d’estimation par le système de gestion de batterie de l’incertitude de l’état de charge de la batterie pour obtenir une incertitude estimée ; une étape d’obtention d’une valeur prédéfinie d’incertitude maximale ; une étape d’ajustement du courant de charge en fonction de l’incertitude estimée et de la valeur prédéfinie d’incertitude maximale, lorsque l’incertitude estimée est inférieure à la valeur prédéfinie d’incertitude maximale alors une étape de calcul détermine le courant de charge limite de la batterie en fonction de l’incertitude estimée, lorsque l’incertitude estimée est supérieure à la valeur prédéfinie d’incertitude maximale alors une demande de chargement complet de la batterie est affichée sur l’ordinateur de bord du véhicule et une interdiction de redémarrage du véhicule au prochain arrêt est activée lors d’une étape d’alerte. Grâce à l’invention, on améliore les performances de la batterie. On évite ainsi des rechargements inutiles. Avantageusement, la batterie comporte plusieurs cellules, l’estimation de l’incertitude de l’état de charge lors de l’étape d’estimation est calculée sur la base d’un paramètre ajusté à la capacité de chaque cellule de la batterie et à la base de temps utilisée. Cela a pour avantage de laisser du temps au conducteur du véhicule pour rejoindre une borne de rechargement et ainsi de ne pas être arrêté de manière inopinée. Avantageusement, une alerte anticipée est affichée sur l’ordinateur de bord lors d’une étape d’alerte anticipée lorsque l’incertitude estimée est égale à un facteur d’alerte anticipée multiplié par la valeur prédéfinie d’incertitude maximale, le facteur d’alerte anticipée étant inférieur à 1. L’invention concerne également un calculateur mettant en œuvre les étapes du procédé selon l’invention. L’invention porte également sur un véhicule automobile à propulsion électrique comportant un calculateur selon l’invention. L’invention concerne en outre un programme d’ordinateur comprenant des instructions qui, lorsque le programme est exécuté par un ordinateur, conduisent celui-ci à mettre en œuvre les étapes du procédé selon l’invention. L’invention sera davantage détaillée par la description de modes de réalisation non limitatifs, et sur la base de la figure annexée illustrant un mode de réalisation, dans laquelle : illustre le logigramme d’un procédé d’ajustement du courant de charge d’une batterie LFP selon un mode de réalisation de l’invention. Il est illustré sur la le logigramme d’un procédé d’ajustement du courant de charge d’une batterie LFP selon un mode de réalisation de l’invention. Le procédé s’applique à un véhicule à propulsion électrique équipé d’une batterie LFP, d’un système de gestion de batterie et d’un ordinateur de bord. Lors d’une étape E1, on estime au moyen du système de gestion de batterie l’incertitude de l’état de charge de la batterie pour obtenir une incertitude estimée. L’estimation de l’incertitude est calculée par intégration du courant entrant ou sortant de la batterie pendant un laps de temps. On peut, par exemple, sur un laps de temps de 100 ms obtenir le niveau de charge selon la formule : SOC (t+100 ms) = SOC (t) + I x α ; SOC étant le niveau de charge, t étant le temps, I étant le courant de charge et α un paramètre ajusté à la capacité de la cellule et à la base de temps utilisée. Par exemple, pour une cellule d’une capacité C de 100 A.h présentant un niveau de charge initial de 100% et se vidant avec un débit de 50 A pour atteindre un niveau de charge de 0% après deux heures, alors, pour une base de temps T de 100 ms, le paramètre α est égal à T/ C dans la formule SOC (t+ T) = SOC (t) + I x α. Pour chaque valeur de courant de charge, on connaît l’imprécision de mesure IMP, par exemple 5%. Ainsi, on obtient l’incertitude de la manière suivante : Incertitude SOC (t+ 100 ms) = Incertitude SOC (t) + IMP x α ; SOC étant le niveau de charge, t étant le temps, IMP étant l’imprécision de mesure courant de charge et α le paramètre ajusté à la capacité de la cellule et à la base de temps utilisée. Ensuite, lors d’une étape E2, on obtient une valeur prédéfinie d’incertitude maximale, par exemple 10%. Puis, lors d’une étape E3, on ajuste le courant de charge en fonction de l’incertitude estimée et de la valeur prédéfinie d’incertitude maximale. Lorsque l’incertitude estimée est inférieure à la valeur prédéfinie d’incertitude maximale alors, dans une étape E4, on calcule le courant de charge limite en fonction de l’incertitude estimée. Ainsi, juste un peu après un recalage de la batterie, l’incertitude estimée est faible et par conséquent le courant de charge limite présente une valeur plus élevée. En revanche, lorsque l’incertitude estimée devient importante, après une longue phase d’intégration, le courant de charge limite présente une valeur plus faible. Lorsque l’incertitude estimée est supérieure à la valeur prédéfinie d’incertitude maximale alors, dans une étape d’alerte E5, on demande le chargement complet de la batterie par un affichage sur l’ordinateur de bord du véhicule et on interdit un redémarrage du véhicule par un refus de fermeture des relais de la batterie. On oblige ainsi le conducteur à procéder à un recalage de la batterie de manière à réduire l’incertitude. Dans une étape optionnelle, on alerte le conducteur avant d’obtenir une incertitude estimée égale à la valeur prédéfinie d’incertitude maximale puis on exécute l’étape d’alerte E5, par exemple lorsque l’incertitude estimée est égale à 7% pour une valeur prédéfinie d’incertitude maximale de 10%. L’incertitude estimée est égale à un facteur d’alerte anticipée multiplié par la valeur prédéfinie d’incertitude maximale, le facteur d’alerte anticipée étant inférieur à 1. Le conducteur peut ainsi rejoindre une borne de rechargement avant d’atteindre l’étape d’interdiction du redémarrage du véhicule. Le système de gestion de la batterie estime le niveau de charge de la batterie à partir des informations de tension et de courant et calcule en permanence les limites d’utilisation de la batterie en se basant sur la cellule de batterie présentant les limites les plus restrictives. Le système de gestion de la batterie se base ainsi sur le courant maximum de charge, le courant maximum de décharge, la tension maximale et la tension minimale. Ces limites sont déterminées à partir des mesures de température de chaque cellule et modules (groupe de cellules), des mesures de tensions de chaque cellule et des mesures de courant. Le système de gestion de la batterie transmet ces limites au calculateur de supervision de la chaîne de traction du véhicule. Le calculateur détermine les consignes de fonctionnement de divers composants du véhicule tels que la machine électrique ou la climatisation. Le système de gestion de batterie, se basant sur ces informations, calcule l’incertitude du niveau de charge et détermine le courant de charge limite. L’invention a pour avantage de ne pas limiter le courant de charge en permanence du fait d’une incertitude sur le niveau de charge, au contraire l’incertitude du niveau de charge est calculée en permanence de manière à adapter le courant de charge en continu. Procédé d’ajustement du courant de charge d’une batterie Lithium-Fer-Phosphate de véhicule à propulsion électrique comportant un système de gestion de batterie et un ordinateur de bord, le procédé comportant les étapes suivantes : une étape d’estimation (E1) par le système de gestion de batterie de l’incertitude de l’état de charge de la batterie pour obtenir une incertitude estimée ; une étape d’obtention (E2) d’une valeur prédéfinie d’incertitude maximale ; une étape d’ajustement (E3) du courant de charge en fonction de l’incertitude estimée et de la valeur prédéfinie d’incertitude maximale, lorsque l’incertitude estimée est inférieure à la valeur prédéfinie d’incertitude maximale alors une étape de calcul (E4) détermine le courant de charge limite de la batterie en fonction de l’incertitude estimée, lorsque l’incertitude estimée est supérieure à la valeur prédéfinie d’incertitude maximale alors une demande de chargement complet de la batterie est affichée sur l’ordinateur de bord du véhicule et une interdiction de redémarrage du véhicule au prochain arrêt est activée lors d’une étape d’alerte (E5). Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que la batterie comporte plusieurs cellules, l’estimation de l’incertitude de l’état de charge lors de l’étape d’estimation (E1) est calculée sur la base d’un paramètre ajusté à la capacité de chaque cellule de la batterie et à la base de temps utilisée. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 2 caractérisé en ce qu’une alerte anticipée est affichée sur l’ordinateur de bord lors d’une étape d’alerte anticipée lorsque l’incertitude estimée est égale à un facteur d’alerte anticipée multiplié par la valeur prédéfinie d’incertitude maximale, le facteur d’alerte anticipée étant inférieur à 1. Programme d’ordinateur comprenant des instructions qui, lorsque le programme est exécuté par un ordinateur, conduisent celui-ci à mettre en œuvre les étapes du procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 3.