FR3097172A1

FR3097172A1 - Procede de gestion thermique d’une batterie permettant d’adapter le seuil de declenchement de la regulation thermique en fonction de la puissance electrique transferee

Info

Publication number: FR3097172A1
Application number: FR1906356A
Authority: FR
Inventors: Sebastien LAURENT
Original assignee: PSA Automobiles SA
Current assignee: Stellantis Auto Sas Fr
Priority date: 2019-06-14
Filing date: 2019-06-14
Publication date: 2020-12-18
Anticipated expiration: 2039-06-14
Also published as: FR3097172B1

Abstract

La présente invention a pour objet un procédé de gestion thermique d’une batterie électrique (101) d’un système de batterie (300) comportant une interface de transfert d’énergie électrique (500) entre la batterie (101) et une borne de recharge (600) extérieure au système (300) et des moyens de régulation thermique (100, 200) de la batterie (101), le procédé comportant une étape de commande d’une opération de régulation thermique lorsque la température de la batterie franchit un seuil de déclenchement prédéterminé. Selon l’invention le procédé comporte en outre les étapes successives suivantes : la détection d’une opération de transfert d’énergie entre la batterie (101) et la borne (600), la détermination d’une valeur représentative de la puissance électrique transférée (PE) lors de ladite l’opération de transfert, la configuration du seuil de déclenchement en fonction de ladite valeur. L’invention trouve une application avantageuse pour les recharges rapides de véhicule automobiles ou pour les stations fixes. Figure 1

Description

PROCEDE DE GESTION THERMIQUE D’UNE BATTERIE PERMETTANT D’ADAPTER LE SEUIL DE DECLENCHEMENT DE LA REGULATION THERMIQUE EN FONCTION DE LA PUISSANCE ELECTRIQUE TRANSFEREE

Le domaine de l’invention concerne un procédé de gestion thermique d’une batterie électrochimique rechargeable, notamment pour les véhicules à traction électrique munis d’une interface de recharge.

Dans l’industrie automobile, les dernières avancées technologiques ont permis aux constructeurs de proposer des véhicules munis de batteries de grande capacité (jusqu’à 120kW) offrant ainsi une autonomie allant jusqu’à 500km. Pour rendre ces véhicules utilisables sur autoroute, il a été nécessaire de déployer des bornes de recharge de haute puissance HPC, pour « High Power Charge » selon l’acronyme anglais. La réglementation des infrastructures électriques des bornes de recharges prévoit à ce jour des puissances pouvant atteindre 350kW de manière à opérer une recharge complète d’une batterie de grande capacité en vingt ou trente minutes environ.

Comme le sait l’homme de l’art, il est nécessaire de maintenir la température de la batterie dans une plage de température de fonctionnement optimal pour réduire le vieillissement et augmenter le rendement électrique. A titre d’exemple, la demanderesse a déjà déposé la demande de brevet FR3057998A1 décrivant un procédé de contrôle de la température optimisé prenant en compte le gradient de la puissance électrique délivrée par la batterie vers les organes électriques du véhicule pour déterminer les commandes du système de régulation thermique.

Lorsqu’un véhicule est connecté à une borne de recharge, conventionnellement les stratégies de gestion thermique de la batterie déclenchent le refroidissement lorsque la température de la batterie dépasse un seuil de température prédéterminé. Ce seuil est fixe quelle que soit la puissance électrique de recharge.

Cependant, lors d’une charge rapide 50kW ou plus, la gestion thermique des batteries est confrontée à des puissances thermiques bien supérieures à celle d’une charge conventionnelle devant être dissipées en un laps de temps réduit. La différence de puissance de charge peut provoquer un échauffement pouvant amener temporairement la batterie dans une zone de fonctionnement accélérant le vieillissement, du fait de la dynamique thermique et de l’inertie de la masse thermique de la batterie.

Il est donc nécessaire de proposer un procédé de gestion thermique de la batterie lors d’une charge sur borne extérieure pour maintenir les cellules électriques dans des plages de fonctionnement garantissant la sécurité du véhicule et évitant un vieillissement accéléré des cellules,

Plus précisément, l’invention concerne un procédé de gestion thermique d’une batterie électrique d’un système de batterie comportant une interface de transfert d’énergie électrique entre la batterie et une borne de recharge extérieure au système et des moyens de régulation thermique de la batterie, le procédé comportant une étape de commande d’une opération de régulation thermique lorsque la température de la batterie franchit un seuil de déclenchement prédéterminé. Selon l’invention, le procédé comporte en outre les étapes successives suivantes :

- La détection d’une opération de transfert d’énergie entre la batterie et la borne,

- La détermination d’une valeur représentative de la puissance électrique transférée lors de ladite l’opération de transfert,

- La configuration du seuil de déclenchement en fonction de ladite valeur.

Selon une variante, l’étape de configuration consiste à déterminer le seuil de déclenchement à partir d’une cartographie prédéterminée, enregistrée en mémoire d’une unité de commande des moyens de régulation thermique, la cartographie étant apte à délivrer plusieurs valeurs de seuil en fonction au moins de la valeur représentative de ladite puissance électrique transférée.

Selon une variante, la configuration du seuil de déclenchement est fonction en outre de l’état de charge instantané de la batterie et de la température de l’air extérieur au système.

Selon une variante, le seuil de déclenchement est configuré à une première valeur de seuil lors de l’opération de transfert, puis en cas de détection de la fin de l’opération de transfert, le seuil de déclenchement est configuré à une deuxième valeur de seuil inférieure à la première valeur selon un décalage de température prédéterminé.

Selon une variante, la valeur est la puissance électrique transférée entre la borne de recharge et l’interface de transfert du système.

Selon une variante, la valeur est une donnée d’un flux de communication d’information numérique entre la borne de recharge et l’interface de transfert représentative de la puissance électrique disponible par la borne.

Selon une variante, la donnée identifie un type de connecteur électrique reliant l’interface de transfert à la borne, ou un mode de recharge prédéterminé représentatif d’une puissance électrique prédéterminée.

Selon une variante, l’opération de transfert est une opération de charge d’énergie électrique de la batterie ou de décharge d’énergie électrique de la batterie à travers la borne de recharge.

On envisage selon l’invention une unité de commande d’un système comportant une batterie électrique, une interface de transfert d’énergie électrique entre la batterie et une borne de recharge extérieure au système et des moyens de régulation thermique de la batterie. Selon l’invention, l’unité de commande est configurée pour mettre en œuvre le procédé selon l’un quelconque des modes de réalisation précédents.

L’invention concerne en outre un véhicule automobile comportant une telle unité de commande.

L’invention a pour avantage d’adapter et anticiper le refroidissement à fournir à la batterie en fonction du mode de recharge et de la puissance électrique qui est transférée lors de cette opération. Le procédé de gestion thermique évite un fonctionnement dégradé de la batterie en anticipant la dynamique thermique importante lors d’une charge HPC.

D’autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaitront plus clairement à la lecture de la description détaillée qui suit comprenant des modes de réalisation de l’invention donnés à titre d’exemples nullement limitatifs et illustrés par les dessins annexés, dans lesquels :

représente un ensemble comportant un système de batterie rechargeable, une interface de recharge de la batterie avec une borne de recharge extérieure et un système de régulation thermique de la batterie permettant la mise en œuvre du procédé de gestion thermique.

représente un algorithme d’un mode de réalisation du procédé de gestion thermique selon l’invention.

représente une courbe représentative de l’évolution de la température de la batterie et plusieurs valeurs de seuils de température déterminés conformément au procédé selon l’invention en fonction de la puissance électrique transférée.

La figure 1 représente un système de batterie 300 permettant la mise en œuvre du procédé de gestion thermique d’une batterie 101 conformément à l’invention. L’invention trouve une application avantageusement pour un véhicule électrique/hybride électrique rechargeable équipé du système 300 et plus précisément lors d’une recharge dite HPC afin d’adapter la commande de la régulation thermique de la batterie en fonction de la dynamique thermique et l’inertie de la masse thermique de la batterie. Le procédé sera décrit par la suite pour une application d’électromobilité pour un véhicule automobile comportant le système de batterie. Néanmoins, le procédé de gestion thermique s’applique également pour des applications stationnaires où la batterie est régulée thermiquement. De plus, on envisage une application du procédé pour des transferts d’énergie de la batterie aussi bien en charge depuis le réseau électrique, comme en décharge vers le réseau électrique à travers l’interface de recharge notamment pour des applications dites « Smart Grid » pour réseau intelligent.

Plus précisément, le système de batterie 300 comporte une batterie électrochimique 101 rechargeable, une interface de recharge 500 de la batterie destinée à transférer de l’énergie électrique avec une borne de recharge 600 extérieure au véhicule, un système de régulation thermique de la batterie 100, 200 et une unité de commande 400 du système 300 apte à piloter le système de régulation thermique 100, 200, appelé également superviseur, ECU ou VCU pour « Electric Control Unit » et « Vehicule Control Unit » en anglais.

Conventionnellement, la batterie de traction 101 est formée de plusieurs cellules électriques pour le stockage d’énergie électrique et est pilotée par un module de contrôle spécifique BMS 102 (« Battery Management System » en anglais) dont la fonction est de piloter les cycles de recharge et de décharge lors des différentes situations de vie rencontrées par le véhicule, que ce soit en roulage, à l’arrêt, ou bien encore lorsque le véhicule est connecté à une borne de recharge extérieure 600 à travers l’interface de recharge 500.

Le module de contrôle BMS 102 a notamment pour fonction le pilotage du courant de charge/décharge. Le courant peut être déterminé en fonction de la température instantanée de la batterie, du courant délivrable par la borne de recharge 600, de l’état de charge SOC (« State of Charge » en anglais), de critère de vieillissement de la batterie ou bien encore de stratégies de charge planifiée en fonction du trajet prévu du véhicule.

Dans le cadre d’une charge HPC, les stratégies de pilotage du courant de charge visent le plus souvent à obtenir un temps de charge minimum et à bénéficier du courant de charge maximum accepté par la batterie à chaque instant de la charge électrique. La détermination de la valeur du courant optimal n’est pas ici l’objet de l’invention et peut être dépendante de diverses stratégies de charge propres à chaque constructeur.

L’invention décrite dans la présente description concerne plus précisément la gestion thermique de la batterie qui est une fonctionnalité connexe essentielle de la charge pour bénéficier du courant de charge optimal, et adresse en particulier le contrôle du système de régulation thermique du véhicule. Le procédé de gestion thermique de l’invention s’applique en coopération de tout type de stratégie de pilotage du courant de charge, et en particulier vise les stratégies de charge HPC où la valeur du courant de charge est égale ou supérieur à 1 C-rate, soit un courant de charge constant permettant la charge de la capacité entière de la batterie en une heure ou moins, 30 minutes pour un courant constant d’une valeur de 2 C-rate.

De façon connue en soi, le dispositif de contrôle BMS 102 de la batterie 101 peut agir en régulation de courant de manière à empêcher les cellules électriques de dépasser des limites de fonctionnement critique définies selon l’électro-chimie constituant la batterie, par exemple une limite de température minimale égal à environ 15°C et une limite de température maximale égal à environ 60°C. Ces limitations sont susceptibles d’augmenter le temps de charge en cas de saturation en température, d’où l’importance de la gestion thermique et de l’anticipation de la puissance électrique transférée entre la batterie 101 et la borne de recharge 600.

De plus, le dispositif de contrôle BMS 102 est apte à commander un mode de régulation thermique en coopérant avec le système de régulation thermique du véhicule de sorte à transférer une puissance thermique à la batterie en chauffage et en refroidissement.

Le dispositif de contrôle BMS 102 comporte des moyens de mesure des paramètres d’activités de la batterie et est apte à fournir des informations concernant ses paramètres utilisables par l’unité de commande VCU 400 pour déclencher un mode de régulation thermique. Parmi les paramètres utilisables on peut citer la puissance électrique transférée en charge et décharge vers et depuis la batterie 101 à travers l’interface de recharge 500, le niveau d’état de charge SOC (« State of Charge »), la température instantanée, la température maximale acceptable, une température de consigne, la tension aux bornes de la batterie, le courant de charge/décharge, un courant de charge accepté en fonction du niveau d’état de charge et de la température instantanée, la résistance interne ou bien les paramètres d’état de santé, les données numériques du flux COM de communication d’information entre la borne 600 et l’interface 500, le courant et la tension disponible par la borne de recharge 600, le type de la connectique électrique de la borne, le mode de recharge défini par la puissance électrique de charge (entre 3kW et 350kW) ou le mode de décharge à travers la borne 600 vers le réseau électrique extérieur (domestique par exemple).

L’interface de recharge 500 (ou interface de transfert d’énergie électrique) est apte à permettre le transfert unidirectionnel ou bidirectionnel d’énergie électrique entre la borne extérieure 600 et l’interface 500. L’interface 500 comporte une prise électrique, (par exemple type 1, type 2, type 4, combo, CCS (« Combined Charging System » en anglais), CHAdeMO) et des moyens électroniques de puissance permettant un transfert d’énergie électrique en tension de type continu ou alternatif monophasé ou triphasé et des moyens de charge/décharge selon des puissances pouvant varier de quelques kW à plusieurs centaines de kW.

En outre, l’interface de recharge 500 est apte à détecter à partir du flux de puissance électrique transférée si la connexion électrique avec la borne extérieure est de tension alternative ou continue, ainsi que le niveau de tension électrique utilisé pour la charge, ou bien encore le mode de charge prévu (mode 1, 2, 3 ou 4 définissant une puissance électrique de transfert) à partir d’une donnée d’un flux de communication d’information numérique COM entre la borne et l’interface de recharge de manière à déterminer le seuil de température de déclenchement.

Plus précisément, le mode de recharge (1, 2, 3 ou 4) est un mode prédéterminé définissant le protocole de communication entre l’interface et la borne. Ce protocole comporte des données permettant de déterminer le type de tension utilisé et les limitations de puissance électrique ou toute donnée de contrôle de la charge assurant la sécurité de la recharge et permettant de détecter la puissance électrique transférée. Selon une variante du procédé de gestion thermique, le module de contrôle 401 associe à chaque mode de recharge prédéterminé un seuil de température prédéterminé. Les seuils varient en décroissance lorsque la puissance de transfert augmente.

Par ailleurs, une commande de l’opération de régulation thermique consiste à activer/désactiver l’action de refroidissement/chauffage de la batterie 101 lorsque la température instantanée de la batterie franchit le seuil de déclenchement. Par exemple, une stratégie de régulation thermique en refroidissement cherche à maintenir la température de la batterie en dessous de la limite maximale. A cet effet, l’unité de commande active l’action de refroidissement lorsque la température instantanée de la batterie dépasse un seuil de déclenchement et désactive l’action de refroidissement lorsque la température instantanée devient inférieure au seuil de déclenchement. Le processus de pilotage inverse est prévu en chauffage, pour un seuil de déclenchement permettant de maintenir la température de la batterie au-dessus d’une limite minimale. En chauffage, l’unité de commande active l’action de chauffage lorsque la température instantanée est inférieure à un seuil de déclenchement en chauffage et désactive le chauffage lorsque la température instantanée est supérieure au seuil de déclenchement.

Conformément à l’invention, le seuil de déclenchement est configuré en fonction au moins de la puissance électrique transférée entre la batterie 101 et la borne de recharge 600 à travers l’interface de recharge 500. A cet effet, l’unité de commande 400 comporte un module de contrôle 401 dont la fonction est de configurer la valeur du seuil de déclenchement en température de l’opération de régulation thermique de la batterie. Le module de contrôle 401 adapte la valeur du seuil de déclenchement en fonction de la puissance électrique transférée de manière à adapter l’action de refroidissement/chauffage en fonction de la dynamique et inertie thermique de la batterie. En variante, le seuil est configuré en fonction en outre de l’état de charge instantané de la batterie et de la température extérieure au véhicule.

Par ailleurs, le système de régulation thermique du véhicule comporte une boucle principale 200 qui est constituée d’un circuit principal 210 dans lequel circule un fluide frigorigène comportant au moins un compresseur 201, un condenseur 205, un détendeur et un évaporateur. Dans le cas d’un véhicule électrique et véhicule hybride rechargeable, bien souvent le système de régulation thermique comporte en plus une ou plusieurs boucles secondaires (comme représenté en figure 1), comportant chacune un échangeur thermique, dédiées aux besoins thermiques spécifiques de la batterie, l’habitacle ou bien encore d’un module de traction du véhicule. Néanmoins, le procédé de gestion thermique selon l’invention s’appliquerait également à d’autres variantes de systèmes de régulation. La portée du procédé selon l’invention n’est aucunement limitée par l’architecture physique du système de régulation thermique. Dans une architecture simplifiée, la batterie pourrait être régulée thermiquement par un système de radiateur associé à un ventilateur sans sortir du cadre de l’application du procédé de gestion thermique.

Selon l’architecture de la figure 1, comme c’est le cas généralement des véhicules électriques et hybrides rechargeables équipés de batterie de traction de haute puissance, le véhicule est équipé en outre de la boucle secondaire 100 comportant un circuit secondaire de refroidissement 110 dans lequel circule un fluide secondaire permettant de transférer une puissance thermique entre la batterie et la boucle principale au moyen d’un échangeur thermique 202 (appelé également « chiller »). L’échangeur thermique 202 est un échangeur de type fluide frigorigène-fluide secondaire. La boucle secondaire 100 comprend en outre une pompe hydraulique faisant circuler le fluide secondaire, ici de l’eau glycolée, à travers une plaque ou des tubes en contact avec la masse thermique de la batterie 101 afin de puiser des calories qui sont ensuite évacuées par évaporation du fluide frigorigène dans l’échangeur thermique 202. Par ailleurs, il est courant qu’une boucle secondaire soit montée en parallèle de l’échangeur thermique 203 et permet de faire circuler le fluide frigorifique à travers un circuit secondaire depuis une sortie de l’échangeur thermique 203 vers un autre échangeur thermique d’habitacle pour ensuite revenir à l’entrée de l’échangeur thermique.

La circulation du fluide secondaire dans la boucle 100 est assurée par la pompe 103 dont la puissance est pilotée au moyen d’un signal de commande contrôlé par l’unité de commande 400 VCU. Le signal de commande est un signal analogique ou numérique apte à piloter le régime de rotation de la pompe, défini en unité tours/minute par exemple. Identiquement, le compresseur 201 est piloté au moyen d’un signal de commande contrôlé par l’unité de commande 400 VCU. Le signal de commande est un signal analogique ou numérique apte à piloter le régime de rotation du compresseur, défini en unité tours/minute par exemple. Par ailleurs, le système de régulation thermique peut comprendre un ventilateur 204 piloté au moyen d’un signal de commande contrôlé par l’unité de commande 400 VCU. Le signal de commande est un signal analogique ou numérique apte à piloter le régime de rotation du ventilateur, défini en unité tours/minute par exemple.

Dans le cadre de l’invention, les signaux de commande du système de régulation thermique sont pilotés par le module de contrôle 401 en fonction de la température instantanée de la batterie et du seuil de déclenchement de l’opération de régulation thermique pour réchauffer et refroidir la batterie. Le module de contrôle comporte, enregistrée en mémoire, une cartographie (liste ou table) apte à délivrer plusieurs valeurs de seuil en fonction au moins de la valeur représentative de ladite puissance électrique transférée.

Dans une première variante, pour chaque valeur de puissance électrique transférée, ou pour une plage de puissance électrique, une valeur de seuil prédéterminée est associée. Par exemple, de 0 à 2kW, correspond une première valeur de température, de 2kW à 5kW correspond une deuxième valeur de température inférieure à la première valeur, puis ainsi de suite pour chaque plage de puissance électrique de manière à couvrir une plage totale pouvant être comprise entre 0kW et 350kW.

En variante, pour chaque mode de recharge prédéterminé, mentionné précédemment, correspond une valeur de seuil prédéterminé, les valeurs de seuil de température allant par ordre décroissant pour les modes 1 à 4 respectivement. On envisage bien entendu que le procédé s’applique pour un nombre de modes de charge supérieur à quatre.

Les différentes valeurs de seuil permettent d’anticiper le refroidissement en fonction de la charge planifiée. En effet, si une charge de 50kW est prévue lors du branchement du véhicule à la borne, alors l’unité de commande déclenchera par exemple un refroidissement dès l’atteinte d’une température de 30°C pour prendre en compte la dynamique d’échauffement de la batterie afin de la maintenir dans une plage acceptable. On évite ainsi une situation de vieillissement accéléré et l’apparition de limitations de courant pouvant retarder la charge.

On ajoutera enfin qu’un module 402 est apte à fournir la température extérieure au véhicule, par exemple un capteur de température ou tout moyen apte à fournir cette donnée, par exemple un service connecté de météorologie. La température extérieure peut affecter le comportement thermique. L’unité de commande peut ainsi en variante modifier la valeur du seuil de déclenchement en fonction de la température extérieure.

En figure 2, on décrit maintenant un algorithme d’un mode de réalisation du procédé de gestion thermique selon l’invention sous la forme d’un graphique synoptique. Comme indiqué plus haut, l’invention propose notamment de mettre en œuvre, au sein d’un véhicule, un procédé de gestion thermique de la batterie destiné à configurer la valeur du seuil de déclenchement de l’action de refroidissement/réchauffage de la batterie en fonction de la puissance électrique transférée entre la borne extérieure et la batterie.

Cette mise en œuvre peut se faire au moyen d’une unité de commande du véhicule VCU comme illustré non limitativement sur la figure 1. Mais cela n’est pas obligatoire. En effet, le procédé pourrait être implanté dans un module externe à l’unité de commande VCU, tout en étant couplé à cette dernière. Dans ce dernier cas, le module externe peut être lui-même agencé sous la forme d’un calculateur dédié comprenant un éventuel programme dédié, par exemple. Par conséquent, le module de mise en œuvre du procédé de gestion thermique, selon l’invention, peut être réalisé sous la forme de modules logiciels (ou informatiques (ou encore « software »)), ou bien de circuits électroniques (ou « hardware »), ou encore d’une combinaison de circuits électroniques et de modules logiciels.

A une première étape 31, conformément au procédé de gestion thermique l’unité de commande détecte une opération de transfert d’énergie entre une borne de recharge extérieure et la batterie. La détection consiste à identifier un état de l’interface, un type de connecteur électrique utilisé (type 1, 2, 3 ou 4) pour relier l’interface de recharge à la borne extérieure, ou bien encore le mode de recharge prédéterminé parmi les modes 1, 2, 3 ou 4. Les données du flux d’information COM entre la borne et l’interface permettent également d’opérer la détection. L’opération de transfert peut être une opération de charge ou décharge de la batterie.

Puis, à une étape 32, l’unité de commande estime une valeur représentative de la puissance électrique transférée PE, à partir du flux de puissance électrique PE, la tension, le type de tension alternatif ou continu et la valeur du courant de consigne transitant par l’interface, ou à partir du flux de communication de données COM entre la borne et l’interface. La valeur est dans le premier cas la puissance électrique transférée PE, ou dans le deuxième cas une donnée du flux de communication d’information numérique COM entre la borne de recharge et l’interface de transfert représentative de la puissance électrique disponible par la borne, par exemple le type de connecteur électrique reliant l’interface de transfert à la borne ou un mode prédéterminé sélectionné pour opérer le transfert d’énergie défini par le type de tension et le protocole de sécurité du transfert (limitation de courant par exemple).

Ensuite, préalablement au déclenchement du transfert d’énergie ou lors du déclenchement du transfert d’énergie, à une étape 33 l’unité de commande configure le seuil de déclenchement de la régulation thermique en fonction au moins de ladite valeur représentative de la puissance électrique transférée. Plus précisément, l’étape de configuration consiste à déterminer le seuil de déclenchement à partir de la cartographie prédéterminée. En cas de détection d’une première puissance électrique comprise entre 1 et 2kW, ou du mode 1 de recharge, le seuil de température est configuré à une première valeur S1, en cas de détection d’une deuxième puissance électrique comprise entre 2kW et 5kW, le seuil de température est configuré à une deuxième valeur S2 inférieure à la première valeur S1, et ainsi de suite pour chaque plage de puissance ou mode de recharge détecté.

Le nombre de seuil défini par la cartographie peut être deux ou plus. La configuration du seuil peut être actualisée durant la charge du fait notamment que la puissance électrique transférée puisse varier, notamment en cas d’activation d’une sécurité imposant une limitation de courant ou en cas d’activation d’un changement de mode de recharge, ou du sens du transfert d’énergie. En effet, en décharge, l’échauffement d’une batterie peut être moindre qu’en charge.

En variante, la configuration du seuil est fonction de l’état de charge instantanée de la batterie et de la température extérieure. Par exemple, pour une même puissance, le seuil de déclenchement peut être abaissé lorsque la température extérieure est élevée (30°C ou 40°C) ou le seuil peut être plus élevé par temps froid à température inférieure à 5°C.

Par ailleurs, plus la valeur d’état de charge de la batterie est élevée et plus la puissance électrique transférable est faible. La valeur du seuil évolue en fonction de la variation de puissance électrique transférée.

Puis, à une étape 34, le transfert d’énergie électrique débute, en charge ou décharge. Il est possible que la détection 31 de l’opération de transfert d’énergie soit opérée lorsque la charge ou décharge est effective, à partir d’un flux de puissance électrique. Dans ce cas, les étapes 32 et 33 sont postérieures à l’instant de début de l’opération de transfert d’énergie.

En cas de détection à l’étape 35 que la température instantanée de la batterie dépasse le seuil de déclenchement, à une étape 36, l’unité de commande émet les consignes de commande déclenchant une opération de refroidissement de la batterie (commande vanne, débit pompe, compresseur ou bien encore ventilateur). Le refroidissement est activé tant que la température instantanée de la batterie est supérieure au seuil de déclenchement.

En variante du procédé, il est prévu optionnellement une étape 37 de surveillance de la fin de charge, ou fin de décharge. La surveillance est exécutée à partir du flux de puissance électrique PE ou d’une donnée du flux de communication COM, ou la détection de la connexion d’un connecteur électrique relié à la borne. Ensuite à une étape 38 également optionnelle, lorsqu’on détecte l’arrêt de la charge, le seuil de déclenchement, alors configuré à la valeur associée à la puissance électrique, est abaissé d’une valeur de décalage prédéterminé par rapport à la première valeur du seuil, par exemple de quelques degrés. Ce décalage a pour effet de prendre en compte l’inertie de la puissance thermique qui peut être induite par la puissance électrique, en particulier lorsque cette dernière est proche de 50kW ou supérieure.

En figure 3, on a décrit un graphique représentant la température de la batterie Tbat sur l’axe en ordonnée et la valeur de cinq seuils S1, S2, S3, S4, S5 dépendants de la puissance électrique transférée à un instant donné ou du mode de recharge prédéterminé sélectionné pour la recharge. En abscisse est représenté l’évolution du temps durant l’opération d’une recharge de la batterie. Pour chacune des puissances électriques ou des modes de recharge prédéterminés, on a représenté un signal A1, A2, A3, A4, A5 indiquant le temps d’activation du refroidissement de la batterie pour chaque seuil.

Quatre des cinq seuils mémorisés dans le module de contrôle exécutant le procédé de gestion thermique peuvent être configurés chacun par une première valeur d’activation S1a, S2a, S3a etS4a et une deuxième valeur de désactivation S1b, S2b, S3b et S4b de l’opération de refroidissement.

Pour un premier mode de charge correspondant à une puissance de charge inférieure à 3kW par exemple, le seuil de déclenchement du refroidissement est égal à la valeur S1a, ici la valeur de température la plus élevée. L’unité de commande configure la valeur S1a en fonction de puissance thermique, de la valeur d’état de charge de la batterie et de l’état d’une donnée indiquant la détection d’une opération de charge (par exemple connecteur électrique relié à la borne extérieure). Ensuite une fois, que l’opération de charge est terminée, détection d’une déconnexion du connecteur électrique par exemple, l’unité de commande configure la valeur S1b de désactivation du refroidissement. Durant l’activation du refroidissement associé au premier seuil (S1a, S1b) le signal A1 est actif.

Lorsque l’unité de commande détecte un mode de charge associé à une puissance électrique de transfert supérieure, le seuil de déclenchement est configuré à des valeurs de température inférieures représentées ici respectivement par ordre décroissant de température par les valeurs S2a, S2b, S3a, S3b et S4a, S4b.

Le seuil S5 représente une variante de configuration du seuil de déclenchement où pour une puissance électrique de transfert prédéterminée, la valeur du seuil est fixe en activation et désactivation.

Claims

Procédé de gestion thermique d’une batterie électrique (101) d’un système de batterie (300) comportant une interface de transfert d’énergie électrique (500) entre la batterie (101) et une borne de recharge (600) extérieure au système (300) et des moyens de régulation thermique (100, 200) de la batterie (101), le procédé comportant une étape de commande d’une opération de régulation thermique (36) lorsque la température de la batterie franchit un seuil de déclenchement prédéterminé (S1, S2, S3, S4, S5), le procédé étant caractérisé en ce qu’il comporte en outre les étapes successives suivantes:
La détection (31) d’une opération de transfert d’énergie (34) entre la batterie (101) et la borne (600),

La détermination (32) d’une valeur représentative de la puissance électrique transférée (PE) lors de ladite l’opération de transfert,

La configuration (33) du seuil de déclenchement (S1, S2, S3, S4, S5) en fonction de ladite valeur.
Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l’étape de configuration (33) consiste à déterminer le seuil de déclenchement (S1, S2, S3, S4, S5) à partir d’une cartographie prédéterminée, enregistrée en mémoire d’une unité de commande (400) des moyens de régulation thermique (100, 200), la cartographie étant apte à délivrer plusieurs valeurs de seuil en fonction au moins de la valeur représentative de ladite puissance électrique transférée.
Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la configuration (33) du seuil de déclenchement est fonction en outre de l’état de charge instantané de la batterie et de la température de l’air extérieur au système (300).
Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le seuil de déclenchement (S1, S2, S3, S4) est configuré à une première valeur de seuil (S1a, S2a, S3a, S4a) lors de l’opération de transfert (34), puis en cas de détection (37) de la fin de l’opération de transfert, le seuil de déclenchement (S1, S2, S3, S4) est configuré à une deuxième valeur de seuil (S1b, S2b, S3b, S4b) inférieure à la première valeur (S1b, S2b, S3b, S4b) selon un décalage de température prédéterminé.
Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la valeur est la puissance électrique transférée (PE) entre la borne de recharge (600) et l’interface de transfert (500) du système (300).
Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la valeur est une donnée d’un flux de communication d’information numérique (COM) entre la borne de recharge (600) et l’interface de transfert (500) représentative de la puissance électrique disponible par la borne.
Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que la donnée identifie un type de connecteur électrique reliant l’interface de transfert (500) à la borne (600), ou un mode de recharge prédéterminé représentatif d’une puissance électrique prédéterminée.
Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l’opération de transfert (34) est une opération de charge d’énergie électrique de la batterie (101) ou de décharge d’énergie électrique de la batterie (101) à travers la borne de recharge (600).
Unité de commande d’un système comportant une batterie électrique (101), une interface de transfert d’énergie électrique (500) entre la batterie (101) et une borne de recharge extérieure au système et des moyens de régulation thermique de la batterie (100, 200), caractérisée en ce qu’elle est configurée pour mettre en œuvre le procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 8.
Véhicule automobile comportant une unité de commande selon la revendication 9.