Brevet FR3153945A1 — publié le 20250411

L’invention concerne un procédé pour gérer une séquence de recharge d’un pack batterie d’un véhicule électrique comprenant un calculateur de bord relié à un capteur de température extérieur et un calculateur de gestion de batterie, caractérisé en ce que le procédé comprend : - une étape de mesure d’une température extérieure, et de mise à disposition via le calculateur de bord de l'information de température extérieure, - une étape de détermination d'un seuil de niveau de charge limite (SLIM) en fonction de l'information de température extérieure, par le calculateur de gestion de batterie, - une étape d'évaluation d’un niveau de charge courant (SOCC) du pack batterie par le calculateur de gestion de batterie, - une étape d'interruption d’une séquence de recharge en cours si le niveau de charge courant vient à dépasser le seuil de niveau de charge limite. Figure 2 PROCEDE POUR GERER UNE RECHARGE DE BATTERIE DE VEHICULE ELECTRIQUE L’invention concerne un procédé pour gérer une séquence de recharge d'une batterie d'un véhicule électrique. On s'intéresse en particulier à des circonstances de température extérieure élevée, par exemple lorsque le véhicule est utilisé dans des zones géographiques tropicales ou équatoriales ou similaires, ou même dans des zones tempérées pendant des périodes de canicule. La batterie d’un véhicule électrique comprend des cellules électrochimiques regroupées dans une unité appelée dans le métier ‘pack batterie’. Un véhicule électrique comprend un système de refroidissement configuré pour refroidir le pack batterie afin que ledit pack batterie reste dans une plage de températures optimales pour son utilisation efficace et pour l'optimisation de sa durée de vie. Lorsque le véhicule est en cours d'utilisation ou en cours de recharge, le système de refroidissement est en fonctionnement en tant que de besoin. En revanche, dans certaines configurations où le véhicule est stationné, le système de refroidissement n'est pas en fonctionnement, il n’est en fait pas alimenté et ne peut fonctionner. Une température trop élevée ou une température trop basse sont sources de vieillissement prématuré des cellules électrochimiques du pack batterie. La présente invention s'intéresse aux circonstances où le véhicule est stationné dans une configuration de non-utilisation. On s'intéresse plus précisément à la gestion de la fin d'une séquence de recharge dans des conditions de température environnante élevée en cours ou prévues à court terme. Plusieurs modes de recharge peuvent être utilisés en fonction de la capacité de la borne de recharge à délivrer de la puissance électrique et de la capacité du système électrique du véhicule à admettre un certain courant de recharge pour recharger le pack batterie. La recharge peut être réalisée dans un contexte domestique en utilisant une prise de courant standard. Il est aussi possible d'utiliser une prise spécifique plus puissante, souvent appelée dans la pratique ‘wallbox’. Au surplus, on peut utiliser grâce à des bornes publiques ou semi-publiques une recharge de type recharge rapide dans lequel le flux d'énergie électrique est de plusieurs dizaines de kilowatts. Les inventeurs se sont intéressés à la question de prévenir un vieillissement prématuré du pack batterie lorsque le véhicule est utilisé dans des zone géographiques tropicales ou équatoriales ou similaires, ou même dans des zones tempérées pendant des périodes de canicule. Les inventeurs ont remarqué que le phénomène de vieillissement des cellules électrochimiques non sollicitées électriquement était proportionnel non seulement à une température environnante élevée, mais aussi au niveau de charge d'énergie électrique qu'elles contiennent. À cet effet, la présente invention propose un procédé pour gérer une séquence de recharge d’un pack batterie d’un véhicule électrique, dans un véhicule comprenant ledit pack batterie, au moins un calculateur de bord relié à un capteur de température extérieure et un calculateur de gestion de batterie (ce calculateur est appelé dans le jargon du métier BMS de l'anglais Battery Management System), caractérisé en ce que le procédé comprend : - une étape de mesure d’une température extérieure, et de mise à disposition via le calculateur de bord de l'information de température extérieure, - une étape de détermination d'un seuil de niveau de charge limite en fonction au moins de l'information de température extérieure, par le calculateur de gestion de batterie, - une étape d'évaluation d’un niveau de charge courant du pack batterie par le calculateur de gestion de batterie, - une étape d'interruption d’une séquence de recharge en cours si le niveau de charge courant vient à dépasser le seuil de niveau de charge limite. Grâce aux dispositions promues ci-dessus, si la température extérieure est trop élevée, la recharge est interrompue avant que le niveau de charge ait atteint la capacité totale du pack batterie. On évite ainsi d'avoir une batterie totalement chargée exposée un temps long à des températures au-delà des températures normalement admissibles pour une durée de vie optimale. Dit autrement, on plafonne la recharge à un niveau inférieur à celui qu'on pourrait avoir à température environnante plus basse. Ceci permet d'accroître la durée de vie en bonne santé du pack batterie, et/ou de diminuer les effets du vieillissement liés à l'exposition des températures élevées. On remarque que la logique ci-dessus est indépendante de la température mesurée au niveau des cellules électrochimiques du pack batterie pendant la recharge. C'est bien la température de l'environnement extérieur qui est le critère de décision. Toutefois, les sécurités de surveillance anti-emballement de cellules restent actives et la recharge peut être interrompue sur un autre critère que le critère de température extérieure dans le cas où un des capteurs de température agencés dans le pack batterie révèle une température trop élevée. Selon une réalisation, le seuil de niveau de charge limite est exprimé comme un pourcentage d’une capacité totale utilisable par l’utilisateur. Ainsi, dans des circonstances où la capacité totale utilisateur baisse en fonction du vieillissement du pack batterie, le seuil en question peut évoluer en valeur (en KWh) alors qu’il reste constant en pourcentage. On note que si le seuil de niveau de charge limite est à 100%, alors il n'y a aucune action d'interruption de charge et la charge se poursuit jusqu'à ce que la batterie soit complètement rechargée comme dans le cas nominal à température modérée. Selon une réalisation, le seuil de niveau de charge limite se situe entre 60% et 85% d’une capacité totale utile si l'information de température extérieure est supérieure à un seuil de basculement de température comprise entre 35°C et 45°C. Les valeurs en question peuvent être ajustées après des essais et peuvent différer d’un type de véhicule à l’autre, ou d'une plateforme technique à l'autre. Selon une réalisation, le seuil de niveau de charge limite est établi comme une fonction de la température extérieure, selon une cartographie issue d'essais de validation. On peut ainsi ajuster au juste nécessaire la stratégie de plafonnement de la recharge, en préservant le pack batterie du vieillissement tout en limitant l'impact défavorable sur l'utilisation du véhicule. Selon une réalisation, l’information température est complétée par une information auxiliaire de température locale disponible au travers d'une connexion internet, via un système de télématique connecté du véhicule ou via un téléphone mobile multifonction de l'utilisateur couplé localement à un système électronique du véhicule. L’information auxiliaire de température complète l'information délivrée par le capteur présent sur le véhicule, ou remplace l'information délivrée par le capteur présent sur le véhicule si cette information n'est pas disponible ou manifestement erronée. Selon un exemple particulier, le calculateur de gestion de batterie peut prendre la valeur maximum des deux valeurs de température précitées. Selon une réalisation, le seuil de niveau de charge limite peut être ajusté en outre comme une fonction de prévisions de température locale à court terme. On peut ainsi prendre la décision de limiter le plafonnement de la recharge, non seulement en fonction de la température relevée à l'instant t, mais aussi grâce à la température prévue dans les heures qui suivent l'instant t. Selon une réalisation, le niveau de charge courant est évalué pendant la recharge au moins en intégrant sur le temps une valeur de courant électrique qui rentre dans le pack batterie et en référence à des mesures de tension faites au repos. Le niveau de charge en cours peut être ainsi calculé précisément, par exemple en utilisant un capteur de courant, de manière que la valeur estimée soit la plus fidèle à la réalité et que l'interruption de séquence de recharge se produise au niveau de charge attendu. Selon une réalisation, il est prévu en outre une étape d'information à destination de l'utilisateur. Moyennant quoi, si l'utilisateur se rend compte que l'autonomie ou le niveau relatif de recharge est plus faible que celui qui était attendu, il peut en connaître la raison et éviter d'interpréter ceci comme une anomalie. L'invention concerne en outre un véhicule comprenant un pack batterie, au moins un calculateur de bord relié à un capteur de température extérieure et un calculateur de gestion de batterie, caractérisé en ce que le calculateur de bord et le calculateur de gestion de batterie sont configurés pour mettre en œuvre le procédé tel que décrit précédemment. L'invention concerne en outre un système comprenant un véhicule tel que décrit précédemment mettant en œuvre le procédé tel que décrit précédemment, et un serveur distant configuré pour délivrer des informations météorologiques géolocalisées ainsi que des prévisions météorologiques à court terme. L’invention sera davantage détaillée par la description de modes de réalisation non limitatifs, et sur la base des figures annexées illustrant des variantes de l’invention, dans lesquelles : FIG. 1 est une représentation schématique d’un exemple de véhicule électrique avec un système de stockage d’énergie électrique, dans lequel est mise en œuvre la présente invention ; FIG. 2 montre schématiquement un diagramme des niveaux de charge du pack batterie et un exemple de chronogramme ; FIG. 3 illustre un exemple simple de relations entre la température extérieure et un seuil de niveau de charge limite. Sur les différentes figures, les mêmes références désignent des éléments identiques ou similaires. Pour des raisons de clarté de l'exposé, certains éléments ne sont pas nécessairement représentés à l'échelle. On décrit à présent, en références à la FIG. 1 , un schéma général d'un de système de batterie électrique de traction dans un véhicule électrique 7. L'ensemble batterie, aussi appelé pack batterie, repéré 2, comprend une pluralité de modules de batterie, chaque module comprenant des cellules électrochimiques comme connu en soi. Concernant la quantité d'énergie stockée dans le pack batterie, on parle en pratique de plusieurs dizaines de kWh. Une batterie de véhicule 100% électrique présente une capacité de stockage énergétique comprise typiquement entre 40 kWh et 100 kWh, en fonction de l'autonomie cible, du poids et de la consommation dudit véhicule. Les batteries de traction les plus courantes sur les véhicules électriques sont des batteries à base d'une électrochimie de type Lithium-Ion. Selon une configuration, un pack batterie est généralement constitué de plusieurs modules reliés entre eux dans une configuration série, chaque module comprenant lui-même une pluralité de cellules électrochimiques unitaires, agencées en série et/ou en parallèle. Selon une autre configuration, un pack batterie est constitué d’une pluralité de cellules électrochimiques unitaires, toutes agencées au même niveau hiérarchique d'intégration, sans regroupement en sous-ensemble ou en module. Le véhicule comprend, outre le pack batterie 2, au moins un calculateur de bord 4 par exemple un calculateur superviseur ou un calculateur multifonction habitacle, et un calculateur de gestion de batterie 1 (ce calculateur est appelé dans le jargon du métier BMS de l'anglais Battery Management System). Le calculateur de bord 4 est relié à un capteur de température extérieure 74. Par exemple, le capteur de température extérieure 74 est agencé dans un rétroviseur extérieur 75. D'autres emplacements sont également possibles pour loger le capteur de température extérieure. Pour procéder à la recharge de véhicules électriques, il est nécessaire d'utiliser un câble électrique de recharge 32 destiné à relier d'une part une embase de recharge 72 côté véhicule et d'autre part une prise de fourniture de courant 62 du côté opposé, à savoir côté station ou prise électrique d'habitation, génériquement repéré 6. La borne de recharge peut délivrer de l'énergie électrique en courant alternatif ou en courant continu. Le véhicule 7 comprend un système de refroidissement configuré pour refroidir le pack batterie afin que ledit pack batterie reste dans une plage de températures optimales pour son utilisation efficace et pour l'optimisation de sa durée de vie. Ce système de refroidissement comprend dans l'exemple illustré une plaque de prélèvement de calories 76 située sous le pack batterie 2. Ce système de refroidissement maintient les cellules électrochimiques de la batterie dans une plage de température optimale, disons entre 15°C et 45°C sans que ces valeurs soient limitatives. Le système mettant en œuvre l'invention comprend aussi un chargeur embarqué 3, souvent appelé en pratique ‘OBC’ de sa dénomination anglo-saxonne On Board Charger. Le chargeur embarqué 3 communique avec la station de recharge 6 pour définir de concert le mode de recharge le plus approprié au regard des ressources de chaque côté en termes de puissance électrique, de capacité à délivrer et de capacité à admettre. Comme connu en soi, plusieurs modes de charge sont définis dans les normes IEC 62196 et ISO 15-118 par exemple le mode de type 2, le mode de type 3, et le mode de type 4 connus en soi et donc non détaillés ici. Le chargeur embarqué 3 comprend un convertisseur alternatif vers continu (AC/DC) et un convertisseur de tension continue DC/DC. La sortie du convertisseur de tension AC/DC est raccordée aux bornes positives et négatives de la batterie du pack batterie 1. Le procédé promu selon la présente invention comprend une étape d'acquisition de la température extérieure prévalant dans l'environnement autour du véhicule. On mesure une température extérieure TPEXT au moyen d'un capteur de température, qui peut être par exemple une sonde à résistance à coefficient négatif (CTN), raccordée au calculateur de bord. En variante, on peut faire appel à une unité mécatronique qui contient le capteur et un circuit électronique qui peut émettre une information numérique présentative de la température mesurée sur un bus multiplexé 14 vers d'autres calculateurs embarqués. L'information de température extérieure est mise à disposition depuis le calculateur de bord 4. Un des calculs utilisateurs de cette information est, dans le contexte de la présente invention, le calculateur de gestion batterie 1 (BMS). Le calculateur de bord 4 peut être un superviseur de groupe électromoteur, ou bien peut être un calculateur multifonction habitacle, un combiné d'instruments ou encore un autre calculateur embarqué selon l'architecture électrique et électronique du véhicule d'intérêt. Le procédé comprend une étape de détermination d'un seuil de niveau de charge limite SLIM en fonction de l'information de température extérieure, par le calculateur de gestion de batterie. Ici il faut remarquer que l’on peut définir la capacité totale théorique du pack batterie c'est-à-dire correspondant à 100% de l'énergie électrique qui peut y être contenue. En pratique, on utilise aussi la notion de capacité totale utilisable par l’utilisateur. Comme illustré à la FIG. 2 , la capacité totale utilisable est un peu plus petite que la capacité totale théorique car la frange inférieure 52 n'est jamais consommée en pratique pour éviter d'endommager les électrodes et l'électrolyte. De même, la frange supérieure 51 n'est pas non plus en pratique utilisée car la recharge du dernier pourcent ou des 2 derniers pourcents peut nécessiter d'appliquer une tension en excès qui peut s'avérer néfaste et défavorable si on considère la durée de vie du pack batterie. En pratique, le seuil de niveau de charge limite SLIM est exprimé comme un pourcentage de la capacité totale utilisable par l’utilisateur. Selon un exemple de réalisation, le seuil de niveau de charge limite SLIM se situe entre 60% et 85% d’une capacité totale utile si l'information de température extérieure est supérieure à un seuil de basculement de température comprise entre 35°C et 45°C. Les seuils de charge limite et de basculement de température peuvent bien entendu prendre d'autres valeurs. Selon une réalisation particulière, le seuil de niveau de charge limite SLIM est établi comme une fonction de la température extérieure, selon une cartographie issue d'essais de validation, illustrée en trait continu à la FIG. 3 . Ainsi, la courbe 56 montre que SLIM décroit de 100% à TPEXT 35°C vers 60% à TPEXT 45°C. Selon une autre réalisation, le seuil de niveau de charge limite SLIM bascule brutalement de 100% à 60% à TPEXT = 40°C. Ceci est illustré par la courbe en traits pointillés 55 à la FIG. 3 . Bien entendu, les valeurs utilisées ainsi que la forme de la courbe de cartographie peuvent dépendre du type de pack batterie, de la nuance de la configuration électrochimique des cellules. Le procédé comprend aussi une étape d'évaluation d’un niveau de charge courant SOCC du pack batterie par le calculateur de gestion de batterie 1. Le calcul du niveau de charge courant SOCC peut être fait de différentes manières, connues en soi. Par exemple, le niveau de charge courant SOCC peut être calculé selon les enseignements du document US11662387. Selon un exemple, pendant la recharge, le niveau de charge courant SOCC est évalué en intégrant sur le temps le courant électrique qui rentre dans le pack batterie et en référence à des mesures de tension antérieures faites au repos. Le procédé comprend une étape d'interruption d’une séquence de recharge en cours si le niveau de charge courant vient à dépasser le seuil de niveau de charge limite. Lorsque le véhicule est en cours de recharge, le calculateur de gestion batterie compare le niveau de charge courant SOCC par rapport au niveau de charge limite SLIM augmente progressivement comme le montre la courbe 53. En référence à la FIG. 2 , à l'instant dénoté ts, le niveau de charge courant SOCC rejoint le niveau de charge limite SLIM, et par conséquent, le calculateur de gestion batterie donne l'ordre au chargeur embarqué de stopper la séquence de recharge. L'état de la séquence de charge passe de ON à OFF à l'instant ts. Le niveau de charge courant SOCC est plafonné à la valeur SLIM comme le montre la ligne plate horizontale 54. Si le niveau de charge limite SLIM est égal à 100%, la séquence de recharge n'est pas interrompue par le procédé promu ici, mais la séquence de recharge est interrompue dans les conditions nominales c'est-à-dire lorsque la charge totale utile est atteinte. Selon une caractéristique optionnelle, il est prévu en outre une étape d'information à destination de l'utilisateur. L'utilisateur peut ainsi être informé qu'il est normal que le niveau de charge visualisable sur les instruments de bord indique une valeur inférieure à 100%. Selon une caractéristique optionnelle, l’information température est complétée par une information auxiliaire de température locale disponible au travers d'une connexion internet, via un système connecté du véhicule ou via un téléphone mobile multifonction de l'utilisateur connecté localement à un système électronique du véhicule. La connexion internet permet aussi de bénéficier de prévisions météorologiques locales et notamment de prévisions de température à court terme et géolocalisées. La valeur du seuil de limitation de charge peut ainsi dépendre de prévisions de montée ou descente de la température au cours des heures suivantes. À cet effet, comme illustré à la FIG. 1 , le véhicule 7 peut communiquer avec un serveur distant 82. Plus précisément, le véhicule peut comprendre un système télématique connecté à internet et qui peut accéder à au moins un serveur de prévisions météorologiques. Selon une solution alternative, le l'utilisateur du véhicule peut disposer d'un téléphone intelligent multifonction 81 connecté à un réseau cellulaire comme connu en soi, et par ailleurs couplé grâce à un coupleur de type Bluetooth™ à un des calculateurs embarqués du véhicule. Procédé pour gérer une séquence de recharge d’un pack batterie (2) d’un véhicule électrique (7), dans un véhicule comprenant ledit pack batterie, au moins un calculateur de bord (4) relié à un capteur de température extérieure (74) et un calculateur de gestion de batterie (1), caractérisé en ce que le procédé comprend : - une étape de mesure d’une température extérieure, et de mise à disposition via le calculateur de bord (4) de l'information de température extérieure, - une étape de détermination d'un seuil de niveau de charge limite (SLIM) en fonction au moins de l'information de température extérieure, par le calculateur de gestion de batterie, - une étape d'évaluation d’un niveau de charge courant (SOCC) du pack batterie par le calculateur de gestion de batterie (1), - une étape d'interruption d’une séquence de recharge en cours si le niveau de charge courant vient à dépasser le seuil de niveau de charge limite. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le seuil de niveau de charge limite est exprimé comme un pourcentage d’une capacité totale utilisable par l’utilisateur. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 2, caractérisé en ce que le seuil de niveau de charge limite se situe entre 60% et 85% d’une capacité totale utile si l'information de température extérieure est supérieure à un seuil de basculement de température comprise entre 35°C et 45°C. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le seuil de niveau de charge limite est établi comme une fonction de la température extérieure, selon une cartographie issue d'essais de validation. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l’information température est complétée par une information auxiliaire de température locale disponible au travers d'une connexion internet, via un système de télématique connecté du véhicule ou via un téléphone mobile multifonction de l'utilisateur couplé localement à un système électronique du véhicule. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le niveau de charge courant (SOCC) est évalué pendant la recharge au moins en intégrant sur le temps une valeur de courant électrique qui rentre dans le pack batterie et en référence à des mesures de tension faites au repos. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu’il est prévu en outre une étape d'information à destination de l'utilisateur. Véhicule comprenant un pack batterie, au moins un calculateur de bord (4) relié à un capteur de température extérieure (74) et un calculateur de gestion de batterie (1), caractérisé en ce que le calculateur de bord et le calculateur de gestion de batterie sont configurés pour mettre en œuvre le procédé selon l'une des revendications 1 à 7. Système comprenant un véhicule selon la revendication 8 mettant en œuvre le procédé selon la revendication 5, et un serveur distant (82) configuré pour délivrer des informations météorologiques géolocalisées ainsi que des prévisions météorologiques à court terme.