Brevet FR3152597A1 — publié le 20250307

L’invention concerne un procédé de sauvegarde et restauration d’un système de gestion de batterie d’une batterie qui comprend une mémoire non volatile, le procédé comprenant les étapes suivantes : - une étape de détermination (E1) dans laquelle on réalise des tests électriques sur la batterie et/ou on utilise au moins un modèle, pour déterminer des données de roulage ; - une étape de sauvegarde (E2) dans laquelle on sauvegarde des données d’usage du véhicule, ainsi que les données de roulage, dans une mémoire de secours ; - en cas de défaut ou de recyclage de la mémoire non volatile (H), une étape de restauration (E3) dans laquelle on restaure les données d’usage du véhicule, ainsi que les données de roulage, de la mémoire de secours vers la mémoire non volatile. L’invention concerne également un programme et un véhicule sur la base d’un tel procédé. Figure 1 PROCEDE DE SAUVEGARDE ET RESTAURATION D’UN SYSTEME DE GESTION D’UNE BATTERIE, VEHICULE ET PROGRAMME SUR LA BASE D’UN TEL PROCEDE L'invention se rapporte au domaine des systèmes de gestion de batteries Lithium-ion (ou « BMS » pour « battery management system » en langue anglaise), et de contrôles/commandes des batteries lithium-ion (de traction ou stationnaires). Un système de gestion de batterie permettant de gérer les fonctions de la batterie et sa sécurité, est nécessaire pour exploiter la batterie d’une façon optimale sans défaillance ou risque pour l’utilisateur. Il est fréquent d’avoir des défauts de matériel du BMS qui nécessitent son changement complet, ou des changements des pièces défectueuses pour réutiliser le BMS. Les solutions de l’art antérieur sont soit un changement de la batterie complète ; soit de repartir sur des valeurs par défaut correspondant à une batterie neuve ; soit de sortir la batterie du véhicule pour réaliser une campagne de caractérisation complète. Malheureusement, changer la batterie entière à cause d'un problème matériel du BMS implique une perte des autres matériels et logiciels fonctionnels de la batterie. Repartir sur des valeurs vierges en comptant sur l'usage de l’utilisateur pour faire reconverger les valeurs des indicateurs d’état de charge et d’état de santé, peut accélérer le vieillissement à cause d'une permission de performance équivalent à un état neuf, mais surtout est trop risqué pour la sécurité de la batterie car peut provoquer un dépôt de lithium métallique (ou « Lithium plating » en langue anglaise) en régénération si on surestime le courant en régénération dans le cas du freinage récupératif par exemple. Un objectif de la présente invention est de remédier aux défauts de l’art antérieur, et notamment de proposer une solution permettant de réutiliser le plus possible de pièces matérielles dans le cas d’un défaut du BMS, tout en limitant le vieillissement de la batterie. Pour atteindre cet objectif, l’invention propose un procédé de sauvegarde et restauration d’un système de gestion de batterie d’une batterie qui comprend une mémoire non volatile, le procédé comprenant les étapes suivantes : - une étape de détermination dans laquelle on réalise au moins un test électrique sur la batterie et/ou on utilise au moins un modèle, pour déterminer des données de roulage ; - une étape de sauvegarde dans laquelle on sauvegarde des données d’usage du véhicule, ainsi que les données de roulage, dans une mémoire de secours ; - en cas de défaut ou de recyclage de la mémoire non volatile, une étape de restauration dans laquelle on restaure les données d’usage du véhicule, ainsi que les données de roulage, de la mémoire de secours vers la mémoire non volatile. Avantageusement, l’invention permet d’avoir une méthodologie d’apprentissage des valeurs de l’historique d’usage de la batterie en cas de perte mémoire non réversible pour assurer la continuité de son usage sans risque sécuritaire et atteinte à sa durabilité. Selon une variante, la batterie présente un état de charge, un état de santé en capacité, un état de santé en résistance, et le système de gestion de batterie comprend des valeurs d’états de charge et de température, les données de roulage comprennent au moins l’un parmi l’état de charge, l’état de santé en capacité, l’état de santé en résistance, et les données d’usage comprennent des énergies chargées et des énergies déchargées et/ou des matrices d’états de charge et de températures à différents points de fonctionnement. Cela permet d’avoir suffisamment de données sur l’historique d’utilisation et des états de la batterie. Selon une variante, le système de gestion de batterie comprend des valeurs de consommations d’énergies par distance, de distances parcourues, et de rendement énergétique de la batterie, et les énergies déchargées sont déterminées à partir des consommations d’énergies par distance et des distances parcourues ; et les énergies chargées sont déterminées à partir des énergies déchargées et du rendement énergétique de la batterie. Cela permet d’évaluer aisément et précisément l’état de santé via les énergies chargées et décharges. Selon une variante, la batterie présente un état de charge, et les données de roulage comprennent l’état de charge, et ledit test électrique comprend une relaxation et un redémarrage de la batterie, puis une estimation de l’état de charge à partir de mesures de tension ; ou une charge ou une décharge complète et une vérification de l’état de charge. Cela permet d’avoir une évaluation précise des données de roulage suivant la technologie de batterie utilisée. Selon une variante, dans lequel la batterie présente un état de santé en capacité à une température ambiante, et les données de roulage comprennent l’état de santé en capacité, et ledit test électrique comprend une charge ou une décharge partielle précédée et suivie d’une relaxation pour déterminer la capacité et l’état de santé en capacité ; ou une décharge suivie d’une charge complète pour déterminer l’énergie chargée et en déduire l’état de santé en capacité. Cela permet de déterminer aisément et précisément l’état de santé en capacité. Selon une variante, les données de roulage comprennent l’état de santé en capacité et ledit modèle comprend un modèle d’état de santé en capacité en fonction de paramètres chimiques de la batterie et de la température ambiante. Cela permet de déterminer aisément et précisément l’état de santé en capacité d’une autre manière. Selon une variante, la batterie présente un état de santé en résistance, et les données de roulage comprennent l’état de santé en résistance, et ledit test électrique comprend une application de pulsation de courant et une mesure de variation de tension de cellule de batterie pour déterminer la résistance actuelle, et l’état de santé en résistance. Cela permet de déterminer aisément et précisément l’état de santé en résistance. Selon une variante, le modèle comprend une courbe d’équivalence de l’état de santé en résistance par rapport à l’état de santé en capacité et de la température. Cela permet de déterminer aisément et précisément l’état de santé en résistance d’une autre manière. L'invention a en outre trait à un programme d’ordinateur comprenant des instructions de code de programme pour l’exécution des étapes du procédé de sauvegarde et restauration selon l’'invention, lorsque ledit programme fonctionne sur un ordinateur. Un autre objet de l’invention concerne un véhicule automobile comprenant une batterie et un système de gestion de batterie de la batterie, qui comprend une mémoire non volatile, caractérisé en ce qu’il comprend en outre une unité de commande mettant en œuvre un procédé de sauvegarde et restauration selon l’invention. L'invention sera davantage détaillée par la description de modes de réalisation non limitatifs, et sur la base de la FIG. 1 annexée illustrant schématiquement un procédé de sauvegarde et restauration selon l’invention. L’invention concerne un procédé de sauvegarde et restauration d’un système de gestion de batterie d’une batterie qui comprend une mémoire non volatile, illustré en FIG. 1 . Le procédé comprend une étape de détermination E1 pour déterminer des données de roulage ; et une étape de sauvegarde E2 pour sauvegarder des données d’usage du véhicule, ainsi que les données de roulage, dans une mémoire de secours. En cas de défaut ou de recyclage de la mémoire non volatile (étape H), une étape de restauration E3 est mise en œuvre pour rétablir les données d’usage du véhicule et les données de roulage de la mémoire de secours vers la mémoire non volatile. Le procédé comprend une reconstitution de l'historique de la mémoire non volatile de la batterie pour éviter son remplacement. L’invention propose une méthodologie simplifiée pour remplir les grandeurs de la mémoire non volatile suivantes dans le système de gestion de batterie : - l’état de charge ; - l’état de santé en capacité ; - l’état de santé en résistance ; - une matrice de données d'usage en stationnement ; - une matrice de données d'usage en conduite ; - un historique des énergies déchargées et chargés en kilowattheure. Le procédé se fait soit avec des procédures de tests électriques rapides et/ou avec des modèles dits « de durabilité » établis hors ligne (par exemple en complément). Les constructeurs automobiles ou les fournisseurs de chimie de batterie possèdent déjà ces modèles. En plus des enjeux en termes de sécurité que cette procédure implique, les méthodologies proposées sont très utiles en termes de recyclage de batterie. L’invention permet de garantir la sécurité de la batterie en ajustant au plus près l’état de santé en capacité et l’état de santé en résistance dont dépendent les limites de puissance disponible et le diagnostic de surintensité (ou « overcurrent » en langue anglaise). L'invention propose en cas d'indisponibilité de moyens pour des tests électriques complets : une réécriture simple des grandeurs d’état de santé en capacité, d’état de santé en résistance, d’énergie déchargée, d’énergie chargée, et les matrices de données d’usage en stationnement et en conduite très utiles pour la réutilisation de la batterie, en ajustant au mieux les limites de sécurité. Concernant l'état de charge, on peut exiger une relaxation suffisante et forcer le démarrage de la batterie. L’état de charge est déterminé à partir des mesures de tension. Par exemple, une courbe de correspondance existe et est le cœur des algorithmes de systèmes de gestion de batterie, à savoir la courbe de l’état de charge en fonction de la tension en circuit ouvert des cellules. Cette méthode fonctionne pour des batteries en technologie NMC (pour « électrode positive en nickel-manganèse-cobalt ») où la courbe susvisée ne présente pas de plateaux ni une hystérésis significative entre la charge et la décharge. Concernant les batteries en technologie LFP (pour « électrode positive en lithium-phosphate de fer »), ou autre, qui présentent ces inconvénients susvisés, il faut plutôt : - soit réaliser charge complète pour apprendre un état de charge correct du pack batterie à 100% ; - soit réaliser une décharge complète à courant constant avec un critère d'arrêt basé sur une tension cellule minimale égale à la tension de coupure pour apprendre un état de charge correct du pack batterie à 0%. Concernant l'état de santé en capacité, on peut exiger une séquence avec une charge ou décharge profonde précédé et suivie de pause à un courant nul, en respectant une relaxation suffisante au début et à la fin de la charge ou décharge. Cela se fait avec des critères d'arrêt basés sur la tension maximale des cellules et la tension minimale des cellules. Avec une variation de quantité électrique unique pour toutes les cellules, la variation d’état de charge vient de la conversion de toutes les tensions mesurées lors des relaxations. Avec cette méthode on obtient la capacité de toutes les cellules : On peut convertir cette capacité en état de santé en capacité en divisant la capacité estimée par une valeur de référence qui est bien connue à l’état neuf de la batterie : Pour les batteries en technologie LFP, on peut réaliser une décharge suivie d’une charge complète arrêtée sur critères de tension ; avec une évaluation au bout de l’énergie chargée : Ramené à sa valeur à neuf, cette mesure guide vers l’état de santé en énergie qu’on peut approximer à celui de l’état de santé en capacité : En cas de non-disponibilité de moyens de charge ni de décharge en service de maintenance/après-vente, la solution est la suivante : Utiliser le modèle de durabilité de la chimie de batterie embarquée combiné à une indication de température approximative pour estimer la dégradation en termes de perte de capacité. On peut voir ce modèle de durabilité simplifié comme une table à trois dimensions de l’état de santé en capacité en fonction de la température, du kilométrage et de l’âge (en jours). On peut récupérer les indications du kilométrage et de la durée depuis la mise en production de la batterie (approximé avec le retour d’utilisateur et les dernières révisions ou via les informations en ligne par exemple en nuage informatique (ou « cloud » en langue anglaise) ou via un système dit OTA (pour « Over The Air » en langue anglaise). En effet, le kilométrage peut être considéré comme l’image de l’énergie déchargée de la batterie et donc des nombres de cycles, et par la suite du vieillissement de la batterie. Le kilométrage peut être ajusté avec une consommation énergétique d’un véhicule électrique (ex. 12.5kWh/100km) qui est bien connu des constructeurs automobiles. Concernant l’état de santé en résistance, une évaluation correcte de l'augmentation de la résistance interne aide à ne pas surestimer la puissance disponible en décharge (ce qui peut dégrader prématurément la durabilité batterie) ni à surestimer la puissance disponible en régénération ce qui peut engendrer un dépôt de lithium métallique (ou « Lithium plating » en langue anglaise). Ainsi, deux alternatives sont envisagées, l’une par les tests électriques, l’autre par une courbe d’équivalence. Si le service de maintenance/après-vente possède les moyens pour réaliser des pulses de décharge, alors on réalise l’équivalent d’un test standard pour mesurer la résistance : Par exemple on applique un pulse de courant constant à 50% d’état de charge à 25°C d’une durée de 10s ou 30s et avec les mesures de variations de tension cellule « i » notée , on quantifie la résistance actuelle avec l’équation suivante : Par la suite, il suffit de ramener cela à un état de santé en résistance à l'échelle de la cellule , en divisant par la résistance de référence à neuf (généralement disponible sur les notices de batterie) : Le choix de l’état de charge, de la température, du courant et de la durée cible pourrait justement être guidé par la disponibilité des informations de résistance de référence à neuf. S'il faut renseigner un seul état de santé en résistance à l'échelle du pack, on peut l’estimer par le maximum des états de santé en résistance à l’échelle de la cellule. Une deuxième alternative en cas d’indisponibilité de moyen de charge/décharge est d’utiliser un abaque d’évolution de l’état de santé en résistance en fonction de l’état de santé en capacité qui sera aiguillé par l’information thermique. La température est encore ici importante pour adapter la loi de variation de l’état de santé en résistance avec le vieillissement. Pour mémoire, à minima la température de vie moyenne pourrait être adaptée en fonction des informations de climats et les données météorologiques de la localisation de circulation de la voiture. Notons que l’effet du roulage y compris les courants de charge/décharge, peut influencer l’augmentation de la résistance d’un utilisateur à l’autre. Ainsi, il est préférable de considérer un utilisateur moyen pour l’abaque, et une marge additionnelle sécuritaire sur la valeur de l’état de santé en résistance allant de 10% à 15% en fonction de la suite de l’usage de la batterie (15% pour une reprise d’une batterie ou 10% pour une réutilisation d’une batterie avec moins de puissance demandée). Une information d’état de santé en capacité ou en résistance, qui ne s’écarte pas trop de la réalité peut être nécessaire pour éviter des risques sécuritaires en ajustant correctement les limitations de puissance et les limites de diagnostics de surintensité qui sont dépendantes de l’âge de la batterie. Concernant l’historique d’usage du véhicule, le système de gestion de batterie renseigne l'historique d'usage de la vie de la batterie. Dans le cas d’une perte de mémoire non volatile ces informations ne seront plus disponibles L'historique d'usage de la batterie contient des matrices réparties en états de charge et températures pour un nombre de temps passé à tel ou tel point de fonctionnement ; ainsi que les énergies chargés et déchargés en kilowattheure. On distingue des matrices pour le besoin calendaire dite matrice de stationnement, et des matrices pour le besoin de cyclage dites « cycling ». Pour les matrices de stationnement et de conduite, l'invention propose un remplissage avec un modèle de durabilité disponible hors ligne en considérant un utilisateur moyen visant la même cible d’état de santé en capacité. Le modèle de durabilité est accessible aux équipes de durabilités des constructeurs automobiles et fournisseurs de chimie de batterie. Pour les énergies déchargées et chargées, les informations de kilométrage et de consommation seront préconisées. L’énergie déchargée depuis l’état neuf, peut être déterminée en multipliant la consommation d’énergie par distance (par exemple en kWh/km), par la distance parcourue (par exemple en km). L’énergie chargée depuis l’état neuf, peut être déterminée en divisant l’énergie déchargée par le rendement énergétique de la batterie (par exemple un rendement de 0,99 pour les batteries au lithium). L’invention concerne en outre le programme de sauvegarde et restauration correspondant. L’invention permet d’éviter de remplacer une batterie d’un véhicule électrique à cause d’un défaut matériel du système de gestion de batterie et de mettre au rebus les autres matériels fonctionnels. L’invention permet de préparer le terrain pour le recyclage même pour un cas de reprise de la batterie avec un autre matériel de système de gestion de batterie. A titre d’exemple, la méthodologie pourrait être très utile pour la classification des batteries. Procédé de sauvegarde et restauration d’un système de gestion de batterie d’une batterie qui comprend une mémoire non volatile, le procédé comprenant les étapes suivantes : - une étape de détermination (E1) dans laquelle on réalise au moins un test électrique sur la batterie et/ou on utilise au moins un modèle, pour déterminer des données de roulage ; - une étape de sauvegarde (E2) dans laquelle on sauvegarde des données d’usage du véhicule, ainsi que les données de roulage, dans une mémoire de secours ; - en cas de défaut ou de recyclage de la mémoire non volatile (H), une étape de restauration (E3) dans laquelle on restaure les données d’usage du véhicule, ainsi que les données de roulage, de la mémoire de secours vers la mémoire non volatile. Procédé de sauvegarde et restauration selon la revendication 1, dans lequel la batterie présente un état de charge, un état de santé en capacité, un état de santé en résistance, et le système de gestion de batterie comprend des valeurs d’états de charge et de température, caractérisé en ce que les données de roulage comprennent au moins l’un parmi l’état de charge, l’état de santé en capacité, l’état de santé en résistance, et les données d’usage comprennent des énergies chargées et des énergies déchargées et/ou des matrices d’états de charge et de températures à différents points de fonctionnement. Procédé de sauvegarde et restauration selon la revendication 2, dans lequel le système de gestion de batterie comprend des valeurs de consommations d’énergies par distance, de distances parcourues, et de rendement énergétique de la batterie, caractérisé en ce que les énergies déchargées sont déterminées à partir des consommations d’énergies par distance et des distances parcourues ; et les énergies chargées sont déterminées à partir des énergies déchargées et du rendement énergétique de la batterie. Procédé de sauvegarde et restauration selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel la batterie présente un état de charge, caractérisé en ce que les données de roulage comprennent l’état de charge, et ledit test électrique comprend une relaxation et un redémarrage de la batterie, puis une estimation de l’état de charge à partir de mesures de tension ; ou une charge ou une décharge complète et une vérification de l’état de charge. Procédé de sauvegarde et restauration selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel la batterie présente un état de santé en capacité à une température ambiante, caractérisé en ce que les données de roulage comprennent l’état de santé en capacité, et ledit test électrique comprend une charge ou une décharge partielle précédée et suivie d’une relaxation pour déterminer la capacité et l’état de santé en capacité ; ou une décharge suivie d’une charge complète pour déterminer l’énergie chargée et en déduire l’état de santé en capacité. Procédé de sauvegarde et restauration selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les données de roulage comprennent l’état de santé en capacité et ledit modèle comprend un modèle d’état de santé en capacité en fonction de paramètres chimiques de la batterie et de la température ambiante. Procédé de sauvegarde et restauration selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel la batterie présente un état de santé en résistance, caractérisé en ce que les données de roulage comprennent l’état de santé en résistance, et ledit test électrique comprend une application de pulsation de courant et une mesure de variation de tension de cellule de batterie pour déterminer la résistance actuelle, et l’état de santé en résistance. Procédé de sauvegarde et restauration selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le modèle comprend une courbe d’équivalence de l’état de santé en résistance par rapport à l’état de santé en capacité et de la température. Programme d’ordinateur comprenant des instructions de code de programme pour l’exécution des étapes du procédé de sauvegarde et restauration selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, lorsque ledit programme fonctionne sur un ordinateur. Véhicule automobile comprenant une batterie et un système de gestion de batterie de la batterie, qui comprend une mémoire non volatile, caractérisé en ce qu’il comprend en outre une unité de commande mettant en œuvre un procédé de sauvegarde et restauration selon l’une quelconque des revendications 1 à 8.