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PROCEDE D’ESTIMATION DU TEMPS DE CHARGE D’UNE BATTERIE ELECTRIQUE D’UN VEHICULE L’invention se rapporte à un procédé, mis en œuvre dans un système de gestion d’une batterie électrique d’un véhicule ou dans une unité de commande électronique du véhicule, d’estimation du temps de charge de la batterie électrique pour passer d’un niveau initial de charge électrique à un niveau cible de charge électrique. La batterie électrique est typiquement mais non limitativement une batterie de traction du véhicule, notamment une batterie lithium-ion.
Une batterie de stockage électrique (aussi appelée bloc batterie ou « battery pack » en anglais), implantée dans un véhicule électrique ou hybride, peut être chargée en étant connectée à une borne de charge ou à un chargeur externe au véhicule. Ceci permet d’augmenter le niveau de charge de la batterie. Le niveau de charge ou état de charge (aussi appelé SOC en anglais pour « State Of Charge ») représente ainsi, sous forme d’un pourcentage, la charge électrique accumulée dans la batterie. Il est donc compris entre 0 % lorsque la batterie est complètement déchargée, et 100 % lorsque la batterie est complètement chargée. Différents modes de charge électrique existent : dans un premier mode de charge, aussi appelé mode de charge « super rapide », l’état de charge de la batterie passe de 20 % à 80 % en un temps de charge sensiblement égale à 30 minutes (dans des conditions de température ambiante extérieure environ égale à 20°C). Un tel mode de charge « super rapide » est possible via l’utilisation de bornes de charges spécialisées susceptibles de délivrer un courant électrique de forte intensité. Dans un deuxième mode de charge, aussi appelé mode de charge « rapide », la batterie électrique est typiquement connectée à un chargeur externe, installé par exemple au domicile du client, et susceptible de délivrer un courant électrique d’intensité moyenne (le chargeur externe fournissant par exemple en sortie une puissance électrique nominale de l’ordre de 22 kW). Dans un troisième mode de charge, aussi appelé mode de charge « lent », la batterie électrique est connectée à un chargeur externe, installé par exemple au domicile du client, et susceptible de délivrer un courant électrique de relativement faible intensité (le chargeur externe fournissant par exemple en sortie une puissance électrique nominale de l’ordre de 3,2 kW).Dans ces deuxième et troisième modes de charge, le temps de charge de la batterie électrique par le chargeur externe est alors fonction de la capacité électrique de la batterie et de la puissance électrique disponible en sortie du chargeur.
Or, lorsque la température ambiante extérieure est très froide ou très chaude, le système de gestion de la batterie électrique du véhicule limite la puissance électrique de charge disponible en sortie de la borne de charge ou du chargeur, afin de protéger la durée de vie et l’intégrité (limitation chimique) de la batterie. Ce processus, mis en œuvre par le système de gestion de la batterie électrique du véhicule notamment lors du mode de charge « super rapide de cette dernière, est appelé « derating » en anglais, et entraîne une durée de charge plus longue pour la batterie électrique. Cette contrainte est moins forte pour les modes de charge « rapide » et « lent » de la batterie électrique. Toutefois, la consommation du système thermique de chauffage ou de refroidissement du véhicule (qui est relié à la batterie électrique), lorsqu’il est utilisé pendant la charge de la batterie, fait baisser la puissance électrique de charge disponible en sortie de la borne ou du chargeur, ce qui prolonge là encore la durée de charge de la batterie.
Typiquement, pour une température ambiante extérieure élevée, le temps de charge de la batterie électrique dépend du fonctionnement du climatiseur installé dans le véhicule et de la stratégie de « derating » de la batterie mise en œuvre par le système de gestion de cette dernière. Notamment, pendant le stationnement du véhicule, l’efficacité du climatiseur (nommée « COP » pour « Coefficient de Performance ») est très limitée à cause du flux d’air faible qui traverse le condenseur. Pour une température ambiante extérieure extrêmement élevée, il peut même arriver que la pression dans le condenseur soit si haute que le compresseur fasse également l’objet d’une mesure de « derating », c’est-à-dire que la vitesse du compresseur est diminuée afin d’éviter la défaillance du climatiseur.
Pour une température ambiante extérieure faible, le temps de charge de la batterie électrique dépend de la puissance du chauffage électrique, des caractéristiques thermiques du fluide calorifique utilisé ainsi que de celles de la batterie (qui permettent de connaitre la durée nécessaire pour rehausser la température de la batterie à la plage optimale), et de la stratégie de « derating » de la batterie mise en œuvre par le système de gestion de cette dernière.
Dans ce contexte, il existe un besoin de pouvoir fournir à l’utilisateur du véhicule une estimation du temps de charge de la batterie électrique de son véhicule. En effet, De façon générale, il est important que les paramètres caractérisant un véhicule à un instant donné, et qui sont affichés sur un écran d'un tableau de bord dudit véhicule, soient précis et fiables, surtout lorsqu'il s'agit de paramètres caractérisant un véhicule électrique ou hybride. L’estimation du temps de charge de la batterie électrique est ainsi fondamentale aux yeux d'un utilisateur, et la fiabilité de cette estimation peut motiver l’utilisateur à acquérir un tel véhicule et/ou à lui permettre de mieux s’organiser pendant la durée de charge totale du véhicule.
Afin de répondre à cette problématique, il est connu des procédés d’estimation du temps de charge d’une batterie électrique de véhicule. Le document brevet FR 3 105 595 A1 décrit par exemple un tel procédé. Le procédé est un procédé d’estimation et d’affichage du temps de charge d’une batterie électrique pour passer d’un niveau initial d’énergie à un niveau cible d’énergie. La capacité réelle de la batterie se décompose en une capacité utile (ou capacité réellement utilisable) et une capacité de réserve, la plage de charge utile étant incluse dans la plage de charge réelle entre un niveau minimum et un niveau maximum d’énergie. Le procédé décrit dans ce document brevet comprend les étapes suivantes :
- au début d’une phase de charge de la batterie, une étape d’estimation et d’affichage d’un temps total de charge de la batterie,
- une étape d’estimation et d’affichage d’un temps intuitif de charge restant pour atteindre le niveau cible d’énergie,
- une étape d’estimation d’un état de charge intuitif et d’un niveau d’énergie intuitif, et
- à la fin de la phase de charge de la batterie, une étape de réajustement de la plage de charge utile dans la plage de charge réelle.
Toutefois, un inconvénient d’un tel procédé est qu’il ne prend pas en compte la dépendance du temps de charge de la batterie électrique à la contrainte thermique, et notamment à la température ambiante extérieure. Ceci nuit à la précision de l’estimation réalisée.
Le but de l’invention est de pallier les inconvénients de l’art antérieur en proposant un procédé, mis en œuvre dans un système de gestion d’une batterie électrique d’un véhicule ou dans une unité de commande électronique du véhicule, d’estimation du temps de charge de la batterie électrique pour passer d’un niveau initial de charge électrique à un niveau cible de charge électrique, qui soit simple, précis et fiable, et qui fournisse une estimation du temps de charge de la batterie électrique pour toute situation thermique correspondant à une température ambiante extérieure donnée.
Une fois l’inversion complète de la tension V pb atteinte (passage de -V out à +V out ), alors les interrupteurs K 1 et K 4 sont fermés de sorte à figer la tension V pb .
Là encore, l’excursion en tension de la tension piézoélectrique totale V p est ainsi limitée entre les instants temporels t 5 et t 1 , celle-ci allant de -V out à V out -V in , au lieu d’aller de -V in -V out à V out -V in avec le convertisseur 10 de la (dans le cas de la configuration abaisseur A pour assurer des commutations des interrupteurs 36, 46 à zéro de tension), soit une excursion de de 2V out -V in au lieu de 2V out , tout en assurant des commutations des interrupteurs 36, 46 à zéro de tension.
Les figures 9 et 10 illustrent une variante de réalisation du convertisseur 10 pour lequel le circuit d’aide à la commutation 50 est connecté au deuxième pont de commutation 40, par exemple entre les deuxièmes points milieux 48 des deux deuxièmes branches de commutation 42.
Le fonctionnement du convertisseur 10 dans l’exemple de la va désormais être expliqué selon une configuration très élévateur de tension TE_C en regard de la . La différence résultant du circuit d’aide à la commutation 50 selon cet aspect complémentaire porte sur les évolutions des tensions V pa et V pb entre les instants temporels t 0 et t 1 , et plus particulièrement sur les zones représentées en trait pointillé sur la , ceci pour marquer la différence.
Le cycle de conversion du convertisseur 10 selon cet aspect complémentaire est décrit ci-après pour la configuration très élévateur de tension TE_C, en se focalisant sur les différences par rapport au cycle de conversion du convertisseur 10 de la pour la même configuration élévateur, notée TE à la .
Pour la configuration abaisseur A_C, décrite précédemment, c’était la tension V p a qui avait une polarité homogène sur chacune des deux demi-périodes avec une inversion de polarité entre les deux demi-périodes, et il était alors préférable de disposer le circuit d’aide à la commutation 50 du côté de la tension V p a , i.e. connecté au premier pont de commutation 30, entre les premiers points milieux 38 respectifs.
Cette fois-ci, pour la configuration très élévateur TE_C, le circuit d’aide à la commutation 50 est disposé du côté de la tension V p a , i.e. connecté au premier pont de commutation 30, entre les premiers points milieux 38 respectifs.
Pour la configuration très élévateur TE_C, entre les instants temporels t 5 et T (ou t 0 ), selon l’exemple de réalisation du circuit d’aide à la commutation 50, l’inductance 70 ou bien l’élément piézoélectrique additionnel 76 voit son courant I CALC diminuer, ceci sous la tension V p a égale à -V in . En l’instant temporel T (ou t 0 ), le courant I CALC est négatif.
Juste avant l’instant temporel t 0 , la tension piézoélectrique totale V p est égale à V out -V in , la tension V pa étant égale à -V in , et la tension V pb étant égale à V out ; et les interrupteurs K 5 , K 8 , K 1 , K 4 sont fermés.
En l’instant temporel t 0 , tous les interrupteurs qui étaient fermés s’ouvrent. Le courant I CALC charge alors les capacités parasites des interrupteurs K 5 , K 8 , pendant qu’il décharge les capacités parasites des interrupteurs K 6 , K 7 . De même, au travers des ensembles piézoélectriques 12 dont la tension évolue lentement, le courant I CALC charge partiellement les capacités parasites des interrupteurs K 1 , K 4 . La tension V p a évolue ainsi de -V in à +V in , tandis que la tension V p b évolue sensiblement de V out à V out -2V in plus l’évolution de la tension piézoélectrique totale V p depuis l’instant temporel t 0 .
L’inversion de tension V p a est considérée achevée avant que la tension piézoélectrique totale V p atteigne le palier V b suivant. En effet, même si l’amplitude du courant I CALC dans le circuit d’aide à la commutation 50 est bien inférieure à l’amplitude du courant interne I L des éléments piézoélectriques 15 (par exemple au moins 3 fois inférieure pour limiter sa taille), celui-ci n’a néanmoins qu’à charger/décharger les capacités parasites des interrupteurs 36, 46 considérées bien inférieures à la capacité de référence C 0 des éléments piézoélectriques 15 (au moins un facteur 3). Par ailleurs, le courant I CALC dans le circuit d’aide à la commutation 50 se rapproche de sa valeur minimale (son extremum négatif) en l’instant temporel t 0 , alors que le courant interne I L se rapproche de 0 en ledit instant temporel t 0 .
Une fois l’inversion complète de la tension V p a atteinte (passage de -V in à +V in ), alors les interrupteurs K 6 et K 7 sont fermés de sorte à figer la tension V p a , tandis que la tension V p b continue sa progression jusqu’à 0 sous l’effet de la diminution naturelle de la tension piézoélectrique totale V p .
L’excursion en tension de la tension piézoélectrique totale V p est ainsi limitée entre les instants temporels t 5 et t 1 , celle-ci allant de V out -V in à V in , au lieu d’aller de +V in +V out à V in avec le convertisseur 10 de la (dans le cas de la configuration très élévateur TE pour assurer des commutations des interrupteurs 36, 46 à zéro de tension), soit une excursion de V out -2V in au lieu de V out , tout en assurant des commutations des interrupteurs 36, 46 à zéro de tension.
En complément facultatif, lorsque le convertisseur 10 comprend deux circuits d’aide à la commutation 50, avec le premier circuit d’aide à la commutation connecté au premier pont de commutation 30 et le deuxième circuit d’aide à la commutation connecté au deuxième pont de commutation 40, les circuits d’aide à la commutation 50 étant alors agencés à la fois du côté de la tension V p a et du côté de la tension V p b , les effets des deux circuits d’aide à la commutation 50 s’additionnent. Il faut juste choisir les circuit d’aide à la commutation 50 en fonction de la présence ou non d’une composante continue, et éventuellement selon le signe de cette composante continue s’il y en a une.
On conçoit ainsi que le convertisseur d’énergie électrique 10 selon cet aspect complémentaire offre un pilotage encore davantage amélioré de par le circuit d’aide à la commutation 50.
Selon une autre caractéristique, la pince 4 attrape, en la pinçant, une extension E de cils par son bouquet E1. Ceci permet avantageusement de libérer le pied E2 pour pouvoir l’encoller et le déposer.
Selon une autre caractéristique, une extension E de cils est orientée, sur la pince 4 qui la présente, en position de pose, horizontalement de telle manière à avoir son pied E2 dirigé vers l’extérieur du dispositif 1, parallèlement à l’axe pince B. Ceci permet avantageusement de pouvoir présenter une extension E de cils avec son pied E2 faisant saillie. Aussi, lorsque le dispositif 1 est horizontal et dirigé sensiblement perpendiculairement au client, l’extension E de cils est orientée dans son orientation finale sur le cil. Aussi, la pose de l’extension E de cils s’en trouve facilitée.
Tel qu’illustré à la , selon une autre caractéristique, un chargeur 3 est sensiblement cylindrique. Son axe chargeur C est sensiblement parallèle à l’axe dispositif A, lorsque le chargeur 3 est en place dans le dispositif 1.
Selon une autre caractéristique, les extensions E de cils sont disposées, préférentiellement par collage, angulairement équiréparties, sur des tranches T circulaires du chargeur 3. Les extensions de cils sont de plus alignées le long de génératrices G du chargeur 3. Toutes les tranches T comprennent avantageusement un même nombre d’extensions E de cils. Ce nombre peut être quelconque. Le nombre retenu, préférentiellement égal à 10, doit permettre un bon compromis capacité/encombrement en diamètre du chargeur 3 et donc du dispositif 1. Les extensions E de cils de tranches T successives sont alignées selon une génératrice G. Un chargeur 3 comprend un nombre quelconque de tranches T. Le nombre retenu, préférentiellement égal à 10 tranches, doit permettre un bon compromis capacité/encombrement en longueur du chargeur 3 et donc du dispositif 1. Les valeurs retenues d’extension E de cils par tranche T et de tranches T par chargeur conduit à une centaine d’extensions E de cils par chargeur 3, offrant ainsi une bonne autonomie.
En position sur le chargeur 3, une extension E de cils est orientée de manière à ce la direction bouquet E1 - pied E2 soit alignée avec une génératrice G du cylindre du chargeur 3. De plus, le pied E2 est dirigé vers l’extrémité distale 6d du dispositif 1. Ainsi, une extension E de cils est, sur le chargeur 3, déjà orientée dans sa position finale, présentée sur la pince 4, prête à poser. Ceci permet de simplifier la cinématique du dispositif, une translation permettant de déplacer une extension E de cils depuis le chargeur 3 jusqu’à la position de pose. Une extension E de cils est solidaire du chargeur 3 par la face inférieure E4 de son pied E2. Ainsi, la courbure du bouquet E1 lui permet de saillir au-dessus de la surface du cylindre du chargeur 3. Ceci est mis à profit par le dispositif 1 et la pince 4 pour réaliser l’attrapage d’une extension E de cils.
Afin de simplifier l’attrapage d’une extension E de cils et son déplacement par la pince 4, le chargeur 3 est avantageusement disposé en dessous de l’axe pince B, à sa verticale, lorsque le dispositif 1 est en position/orientation d’utilisation, telle qu’illustrée, par exemple, à la .
La montre un dispositif 1 avec le carter 5 fermé, lequel protège alors les éléments contenus : corps 2, chargeur 3 et pince 4. La forme extérieure du carter 5 et donc la forme extérieure du dispositif 1 est sensiblement cylindrique. Le dispositif 1 est prévu pour être tenu avec la main autour du cylindre, potentiellement à la manière d’un fer à lisser. Une telle tenue permet à l’opérateur d’avoir un contrôle précis et intuitif du dispositif 1, tout en conservant une vision dégagée de la zone de pose.
La montre le même dispositif 1 avec le carter 5 ouvert. Afin de pouvoir accéder à l’intérieur du carter 5, ce dernier comprend deux demi-coques 5a, 5b. La séparation entre les deux demi-coques 5a, 5b, est avantageusement selon un plan. Ce plan est horizontal et passe sensiblement par l’axe A. Les deux demi-coques 5a, 5b sont articulées entre elles à une extrémité proximale 6p du dispositif 1, selon un axe carter D, préférentiellement horizontal. L’ouverture du carter 5 permet d’accéder à l’intérieur du carter 5. Ceci est utile pour extraire un chargeur 3 vide, après la pose de toutes ses extensions E de cils, et/ou introduire un chargeur 3 neuf, ou encore pour nettoyer ou recharger le moyen d’encollage.
Le dispositif 1 comprend encore un capteur permettant de détecter une ouverture du carter 5. Cette information d’ouverture est transmise à une unité de traitement (non représentée) intégrée au dispositif 1 afin d’en piloter le fonctionnement. Cette information permet, pour des raisons de sécurité, d’inhiber le fonctionnement du dispositif 1, notamment une mobilité de la pince 4, en cas d’ouverture du carter 5.
En référence à la , va maintenant être décrit le fonctionnement et la mobilité de la pince 4. La pince 4 comprend une demi-pince guidage écrou 4a, disposée en dessous, dans le mode de réalisation illustré, et une demi-pince mobile 4b, disposée au-dessus. La demi-pince mobile 4b est parallèle et adjacente à la demi-pince guidage écrou 4a. La demi-pince guidage écrou 4a et la demi-pince mobile 4b sont en liaison glissière selon l’axe pince B. Chacune des demi-pinces 4a, 4b comprend un mors 4a1, 4b1 réciproquement à son extrémité distale. L’extrémité distale d’une demi-pince 4a, 4b est l’extrémité attrapante. Elle est disposée du côté de l’extrémité distale 6d du dispositif 1.
Les mors 4a1, 4b1 sont parallèles entre eux et inclinés relativement à l’axe pince B. Dans le mode de réalisation illustré, cette inclinaison est avantageusement vers le bas, afin d’améliorer l’ergonomie de pose et être encore orientée vers le chargeur 3, afin de simplifier l’attrapage.
Une première translation différentielle d’une demi-pince relativement à l’autre, permet de rapprocher les mors 4a1, 4b1 jusqu’à les placer en contact et ainsi réaliser une position fermée de la pince 4. De même, une translation différentielle d’une demi-pince relativement à l’autre, dans l’autre sens, permet d’éloigner les mors 4a1, 4b1 et ainsi réaliser une position ouverte de la pince 4. L’ouverture maximale de la pince 4 est préférentiellement choisie égale à 3 mm.
Selon une autre caractéristique, la demi-pince guidage écrou 4a comprend un écrou 4a2 à son extrémité proximale. L’extrémité proximale est l’extrémité opposée à l’extrémité distale ou attrapante portant le mors 4a1, 4b1. L’écrou 4a2 est en relation vis-écrou avec une vis 8 sans fin parallèle à l’axe corps A, en liaison rotative avec le corps 2. Ainsi, une rotation de la vis 8 permet de transmettre à la demi-pince guidage écrou 4a une translation parallèle à la direction de l’axe pince B. La rotation de la vis 8 est préférentiellement motorisée par un premier moteur M1. Le moteur M1 est commandé par l’unité de traitement de manière à automatiser les déplacements de la pince 4. La montre une pince 4 en position d’attrapage, escamotée à l’intérieur du carter 5.
Selon une autre caractéristique, la pince 4 comprend encore un moyen de rappel 4c. Ce moyen de rappel 4c est disposé entre la demi-pince mobile 4b et la demi-pince guidage écrou 4a, selon l’axe pince B. Il est disposé de manière à rapprocher le mors 4b1 de la demi-pince mobile 4b du mors 4a1 de la demi-pince guidage écrou 4a. Ainsi, par défaut lorsque le moyen de rappel 4c est détendu, la pince 4 est fermée. Le moyen de rappel 4c tend, lorsqu’il n’est pas contraint, à fermer la pince 4.
Selon une autre caractéristique, la pince 4 comprend encore une butée 2a, solidaire du corps 2. Cette butée 2a est apte, lorsque la pince 4 est en position d’attrapage, à retenir la demi-pince mobile 4b en rentrant en contact avec la zone 4b2 de celle-ci. Si la rotation de la vis 8 se poursuit, la demi-pince guidage écrou 4a, continue son déplacement. Ceci crée une opposition au moyen de rappel 4c, alors que les deux demi-pinces 4a, 4b s’éloignent. Aussi, lorsque cette butée 2a est utilisée pour contraindre le moyen de rappel 4c, les deux mors 4a1, 4b1 s’éloignent l’un de l’autre, ouvrant la pince 4. Ceci permet de préparer un attrapage, la pince 4 ouverte permettant l’insertion d’une extension E de cils, entre les mors 4a1 et 4b1.
Dans son mouvement d’escamotage de la pince 4, depuis la position de pose vers la position d’attrapage, la demi-pince guidage écrou 4a, est entraînée en translation par la rotation de la vis 8. Du fait de la présence du moyen de rappel 4c, reliant les deux demi-pinces 4a, 4b, la demi-pince mobile 4b est aussi entraînée, la pince 4 restant fermée par défaut en l’absence de contrainte sur le moyen de rappel 4c. A l’arrivée en position d’attrapage, la pince 4 est toujours fermée. En position d’attrapage, la demi-pince mobile 4b vient en butée contre la butée 2a. Ensuite, la rotation de la vis 8 se poursuit dans le même sens, et la demi-pince guidage écrou 4a continue son déplacement, à l’encontre du moyen de rappel 4c qui est contraint, en éloignant la demi-pince guidage écrou 4a de la demi-pince mobile 4b, ce qui a pour effet d’éloigner le mors 4a1 du mors 4b1, et d’ouvrir la pince 4. A ce moment, comme détaillé plus avant, le chargeur 3 est mobilisé de manière à venir insérer une extension E de cils entre les deux mors 4a1, 4b1. La vis 8 est ensuite tournée dans l’autre sens de manière à libérer la contrainte sur le moyen de rappel 4c, tout en commençant le mouvement de déplacement de la pince 4 vers la position de pose. Ceci a pour effet de déplacer le mors 4a1 de la demi pince guidage écrou 4a et de rapprocher les mors 4a1, 4b1. La pince 4 se ferme ainsi autour de l’extension E de cils insérée, réalisant son attrapage.
De même que précédemment, l’écart déterminé peut être comparé à une valeur de référence.
Par exemple, l’étape de comparaison comporte une comparaison de l’écart par rapport à une valeur de référence, et si l’écart est supérieur à la valeur de référence, l’étape de validation du premier portrait comme portait 3D retourne un résultat positif, confirmant que le premier portrait est bien un portrait 3D.
Un tel procédé permet ainsi de vérifier que le document d’identité comporte un portrait 3D en mesurant une variation de l’inclinaison du visage en fonction d’un angle d’observation du document d’identité.
Dans le cas d’un portrait 2D, ce ratio varie peu en fonction de l’angle d’observation. Un coefficient directeur ou un écart correspondant sont donc très faibles, voire proches de zéro.