Brevet FR3044424A1 (20170602)
REVENDICATIONS1. Dispositif de diagnostic portatif (1000, 2000, 3000) d'une batterie de traction de type Li-ion embarquée dans un véhicule électrique (VE) ou un véhicule électrique hybride rechargeable (PHEV) comprenant : - des moyens de mesure (101) de tension U, de courant I, et de température T de la batterie ; - une unité de commande (100, 200,\n<CLM>\1\tdélivrant le diagnostic de la batterie, 10 comportant : o une interface de communication avec un utilisateur ; o au moins : une première carte de communication (106) entre l'unité de commande (100, 200,\n<CLM>\1\tet un boîtier électronique (102) et une deuxième carte de communication (107) entre l'unité de commande et les 15 moyens de mesure (101) ; o une mémoire pour au moins enregistrer les mesures de tension, de courant, et de température ; o un microprocesseur pour piloter la charge de la batterie lors du diagnostic et pour établir le diagnostic ; 20 - le boîtier électronique (102) relié à la première carte de communication (106) de l'unité de commande (100, 200, 300), ledit boîtier (102) comprenant : o des premiers moyens de connexion (103) pour connecter directement ledit boîtier (102) à une borne de charge externe en courant alternatif (120) de la batterie ; 25 o des deuxièmes moyens de connexion (104) pour connecter ledit boîtier (102) à un chargeur de la batterie embarqué (130) dans ledit véhicule (VE, PHEV), et ; o un commutateur de puissance contrôlé par l'unité de commande (100, 200,\n<CLM>\1\tpour l'application d'un profil de charge déterminé à la batterie lors du 30 diagnostic.\n<CLM>\1\tDispositif selon la revendication 1, dans lequel le diagnostic comprend la détermination d'un indicateur de l'état de santé de la batterie (SOH). 3044424 32\n<CLM>\1\tDispositif selon la revendication 2, dans lequel le diagnostic comprend un indicateur de l'état de santé en énergie (SOH-E) indiquant le niveau de la capacité résiduelle de la batterie, de préférence ledit indicateur de l'état de santé en énergie (SOHE) répondant à la formule (I) suivante : -\ SOH E(t) = 100(1 Cnom(0)-Cnom(t) (1-x),Cnom (0) dans laquelle : cnom(o) est la capacité de la batterie à l'instant initial, cnom(t) est la capacité résiduelle de la batterie à l'instant t, x est le pourcentage d'une valeur nominale de la capacité de la batterie pour lequel on 10 considère que l'indicateur SOH-E est nul.\n<CLM>\1\tDispositif selon l'une des revendications 2 et 3, dans lequel le diagnostic comprend un indicateur de l'état de santé en puissance (SOH-P) indiquant le niveau de vieillissement de la résistance interne de la batterie, de préférence ledit indicateur de l'état 15 de santé en puissance (SOH-P) répondant à la formule (II) suivante : SOH P (k) = 100 nRoinit-Ro(k) (Il) nRoinit-Roinit dans laquelle : %nit est la résistance initiale de la batterie, Ro(k) est la résistance de la batterie à l'instant k, 20 n est un entier supérieur ou égal à 2, et avec : SOHP = 100% quand Ro(k) = Roinit et SOHP = 0% quand Ro(k) = n.Roinitavec n à déterminer tel que n. Ro init est une résistance de la batterie considérée en fin de vie. 25\n<CLM>\1\tDispositif selon l'une des revendications 2 à 4, dans lequel l'unité de commande fournit un diagnostic comprenant en outre la durée de vie résiduelle de la batterie. 30\n<CLM>\1\tDispositif selon l'une des revendications précédentes, pour le diagnostic d'une batterie composée de cellules regroupées par lots pour former des modules, dans lequel l'unité de commande (200) comprend en outre au moins une carte de communication (108) avec la prise OBD-II (150) du véhicule (VE,PHEV), et dans lequel le diagnostic de la batterie comprend au moins les informations suivantes : 5 (I) 3044424 33 - l'identification du véhicule ; - l'identification de la batterie ; - le kilométrage du véhicule ; - un indicateur de l'état de santé des modules, de préférence des cellules, ledit indicateur 5 étant de préférence un indicateur de l'état de santé en énergie (SOH-E) indiquant le niveau de la capacité résiduelle des modules, de préférence des cellules, et/ou un indicateur de l'état de santé en puissance (SOH-P) indiquant le niveau de vieillissement de la résistance interne des modules, de préférence des cellules ; - l'identification des modules défaillants, et de préférence des cellules défaillantes. 10\n<CLM>\1\tDispositif selon l'une des revendications précédentes, pour le diagnostic d'une batterie composée de cellules pouvant être regroupées par lots pour former des modules, dans lequel l'unité de commande (300) comprend en outre au moins une carte de communication (109) avec le réseau CAN (160) d'un système de gestion intelligent de 15 la batterie (BMS) interne au véhicule (VE/PHEV), et dans lequel le diagnostic de la batterie comprend au moins les informations suivantes : - l'identification du véhicule ; - l'identification de la batterie ; - le kilométrage du véhicule ; 20 - un indicateur de l'état de santé des cellules, ledit indicateur étant de préférence un indicateur de l'état de santé en énergie (SOH-E) indiquant le niveau de la capacité résiduelle des cellules, et/ou un indicateur de l'état de santé en puissance (SOH-P) indiquant le niveau de vieillissement de la résistance interne des cellules ; - l'identification des cellules défaillantes. 25\n<CLM>\1\tDispositif selon l'une des revendications précédentes, pour le diagnostic d'une batterie de traction de puissance comprise entre 4 kW et 400 kW.\n<CLM>\1\tDispositif selon l'une des revendications précédentes, dans lequel des 30 instructions programmables et des abaques pour le diagnostic sont préenregistrées dans la mémoire de l'unité de commande (100, 200,\n<CLM>\1\tou dans un ordinateur distant (105) connecté à l'unité de commande (100, 200,\n<CLM>\1\tpar une liaison Internet, et sont mises en oeuvre par ledit microprocesseur de l'unité de commande (100, 200,\n<CLM>\1\tou par l'ordinateur distant (105). 3044424 34\n<CLM>\1\tDispositif selon l'une des revendications précédentes, comprenant au moins un boîtier choisi dans la liste suivante : - un boîtier de premier type (102a) adapté à une charge de la batterie par du courant 5 monophasé de puissance maximale 3 kW, muni d'une première prise domestique (103a), de préférence sur câble, en tant que premiers moyens de connexion et d'une deuxième prise domestique (104a), de préférence sur socle, en tant que deuxièmes moyens de connexion ; - un boîtier de deuxième type (102b) adapté à une charge de la batterie par du courant monophasé ou triphasé de puissance maximale 22 kW, muni d'une première prise de type 3 (103b), de préférence sur câble, en tant que premiers moyens de connexion et d'une deuxième prise de type 3 (104b), de préférence sur socle, en tant que deuxième moyens de connexion ; - un boîtier de troisième type (102c) adapté à une charge de la batterie par du courant monophasé ou triphasé de puissance maximale 43 kW, muni d'une première prise de type 2 (103c), de préférence sur socle, en tant que premiers moyens de connexion et d'une deuxième prise de type 2 (104c), de préférence sur câble, en tant que deuxième moyens de connexion.\n<CLM>\1\tDispositif selon l'une des revendications précédentes, comprenant plusieurs boitiers électroniques (102), chaque boîtier comportant des premiers moyens de connexion spécifiques (103a,103b,103c) à un type de borne de charge externe donné et des deuxièmes moyens de connexion spécifiques (104a,104b,104c) à un type de prise donné du chargeur embarqué de la batterie dans le véhicule.\n<CLM>\1\tMéthode de diagnostic d'une batterie de traction de type Li-ion embarquée dans un véhicule électrique (VE) ou un véhicule électrique hybride rechargeable (PHEV) mettant en oeuvre le dispositif portatif (1000, 2000, 3000) selon l'une des revendications 30 précédentes, dans laquelle : a) on branche les premiers moyens de connexion (103) du boitier électronique (102) à la borne de charge externe en courant alternatif (120) et on branche les deuxièmes moyens de connexion (104) du boitier électronique (102) au chargeur embarqué (130) de la batterie du véhicule (VE, PHEV) ; 3044424 35 b) on met en place les moyens de mesure de tension, de courant, et de température (101), de la batterie, et on relie ces moyens de mesure (101) à la deuxième carte de communication (107) de l'unité de commande (100, 200, 300); c) de préférence on relie une troisième carte de communication (108) de l'unité 5 de commande (200) à une prise d'un réseau interne du véhicule, de type OBD-II (150) et/ou CAN (160) ; d) on choisit un programme de diagnostic donné via l'interface de communication avec l'utilisateur de l'unité de commande (100, 200,\n<CLM>\1\tet on active la borne de charge externe (120) une fois un signal donné par l'unité de commande (100, 200,\n<CLM>\1\tpour 10 démarrer le diagnostic.\n<CLM>\1\tMéthode selon la revendication 13, mettant en oeuvre un dispositif portatif selon la revendication 10, dans laquelle, préalablement aux étapes a) à d), on choisit le boitier électronique adapté à la borne de charge externe et à la prise du chargeur 15 embarqué de la batterie dans le véhicule (VE, PHEV).\n<CLM>\1\tMéthode selon l'une des revendications 12 et 13, dans laquelle le diagnostic comprend les étapes suivantes: - l'acquisition en temps réel, et à une fréquence donnée, des données issues des 20 mesures de tension, de courant, de température, et optionnellement l'acquisition de données issues de la prise OBD-II (150) du véhicule et/ou du réseau CAN (160) du système de gestion de la batterie interne au véhicule, par les cartes de communication de l'unité de commande (107,108,109), et l'enregistrement de ces données dans la mémoire de l'unité de commande (100, 200,\n<CLM>\1\t; 25 - le pilotage de la charge de la batterie par l'unité de commande (100, 200,\n<CLM>\1\tqui commande le commutateur du boitier électronique (102) en ouverture et en fermeture de manière à appliquer un profil de charge déterminé pour l'établissement du diagnostic, de préférence en fonction des valeurs des mesures de tension, ledit profil comprenant de préférence des interruptions et reprises de la charge déterminées jusqu'à atteindre une tension donnée ; - la détermination d'un indicateur d'état de santé de la batterie à partir des données issues des mesures, et optionnellement des données du véhicule, acquises et enregistrées par l'unité de commande (100, 200, 300), et à partir d'instructions programmables et d'abaques enregistrées dans la mémoire de 3044424 36 l'unité de commande (100, 200,\n<CLM>\1\tou dans un ordinateur distant (105) connecté à l'unité de commande (100, 200,\n<CLM>\1\tpar une liaison Internet, et mises en oeuvre par le microprocesseur de l'unité de commande (100, 200,\n<CLM>\1\tou ledit ordinateur distant (105). 5\n<CLM>\1\tMéthode selon l'une des revendications 12 à 14, dans laquelle le diagnostic comprend les étapes suivantes: - la détermination d'un indicateur de l'état de santé en énergie (SOH-E) indiquant le niveau de la capacité résiduelle de la batterie, ledit indicateur de l'état de santé en énergie 10 (SOH-E) répondant de préférence à la formule (I) suivante SOH E(t) = 100(1 Cnom(0)-Cnom(t)-\ (I) (1-x),Cnom(0) dans laquelle : cnom(o) est la capacité de la batterie à l'instant initial, 15 Cnom(t) est la capacité résiduelle de la batterie à l'instant t, x est le pourcentage d'une valeur nominale de la capacité de la batterie pour lequel on considère que l'indicateur SOH-E est nul, et/ou - la détermination un indicateur de l'état de santé en puissance (SOH-P) indiquant le 20 niveau de vieillissement de la résistance interne de la batterie, ledit indicateur de l'état de santé en puissance (SOH-P) répondant de préférence à la formule (II) suivante : SOH P(k) = 100 nRoinit-Ro(k) nRoinit-Roinit dans laquelle : %nit est la résistance initiale de la batterie, 25 Ro(k) est la résistance de la batterie à l'instant k, n est un entier supérieur ou égal à 2, et avec : SOHP = 100% quand Ro(k) = Roinit et SOHP = 0% quand Ro(k) = n.Roinitavec n à déterminer tel que n. Ro init est une résistance de 30 la batterie considérée en fin de vie. (Il)