FR3011084A1 - Procede de determination de l’etat de charge d’une batterie d’un appareil electronique - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un procédé d'estimation d'un état de charge d'une batterie comprenant plusieurs itérations, chaque itération comprenant des étapes consistant à : acquérir une mesure d'intensité de courant (Ik) fourni par la batterie, acquérir une mesure de tension (Vk) fournie par la batterie, estimer un premier état de charge (SCCk) de la batterie en fonction d'un premier état de charge estimé (SCCk-1) obtenu à une itération précédente et de la mesure d'intensité de courant, estimer une valeur d'intensité de courant (Îk) fourni par la batterie en fonction de la mesure de tension et d'un état de charge (SCk-1) de la batterie obtenu à l'itération précédente, et calculer un état de charge corrigé (SCk) en ajoutant au premier état de charge estimé un terme correctif obtenu par le produit d'un premier gain de correction par un facteur représentatif d'un écart entre les intensités de courant estimée et mesurée.

Description

PROCEDE DE DETERMINATION DE L'ETAT DE CHARGE D'UNE BATTERIE D'UN APPAREIL ELECTRONIQUE La présente invention concerne les batteries d'appareils électroniques portables et plus particulièrement, les batteries des ordinateurs portables, des tablettes numériques et des téléphones mobiles comme les téléphones dits "intelligents" (smartphones).

Actuellement, le défaut majeur des appareils tels que les téléphones mobiles et les tablettes numériques, réside dans la faiblesse de l'autonomie de leur batterie. Par ailleurs, en raison de la possibilité d'installer de nombreuses applications très diverses et plus ou moins complexes dans ces appareils, il est difficile pour les fabricants de prévoir un mode d'utilisation de ces appareils et donc d'estimer dans quelle mesure la batterie sera sollicitée. Il existe des dispositifs de jauge d'énergie installés dans ces appareils pour fournir une estimation de l'état de charge de la batterie, par exemple en pourcentage par rapport à des charges minimum et maximum. Cependant, ces dispositifs ne prennent généralement pas en compte des dérives 15 apparaissant dans des paramètres de fonctionnement d'une batterie au fur et à mesure des cycles de charge et de décharge de la batterie. Il en résulte que l'état de charge estimé fourni par ces dispositifs devient de moins en moins représentatif d'un état réel de charge. Généralement, les dispositifs de jauge d'énergie utilisent des 20 informations telles que le courant et la tension de la batterie pour estimer l'état de charge de la batterie. Les plus simples de ces dispositifs se basent sur une mesure de tension en circuit ouvert c'est-à-dire lorsque la batterie n'est connectée à aucune charge et ne fournit aucun courant. La mesure de tension en circuit ouvert fournit une bonne indication de l'état de charge 25 d'une batterie. Cependant, lorsque cette mesure est effectuée pendant que la batterie fournit un courant ou juste après avoir fourni un courant, l'état de charge estimé à partir d'une telle mesure peut présenter une erreur importante. Cette erreur résulte de variations de l'impédance interne et de constantes de temps physico-chimiques de la batterie. 30 Certains dispositifs de jauge d'énergie mettent en oeuvre un compteur de Coulomb qui mesure le courant et l'intègre sur le temps pour fournir une mesure de charge fournie ou reçue par la batterie pendant une décharge ou une charge, respectivement. L'utilisation d'une telle mesure permet d'obtenir une excellente linéarité, et donc une bonne précision à court terme. Cependant, cette utilisation nécessite de déterminer une valeur initiale, puisqu'un compteur de Coulomb ne fournit non pas une valeur absolue de quantité de charges fournies, mais une simple information de variation de charge. Les compteurs de Coulomb subissent également des dérives de mesure de courant qui s'accumulent avec le temps. Certains dispositifs de jauge d'énergie utilisent une modélisation du comportement électrique de la batterie. Le modèle le plus simple et le plus couramment utilisé, consiste en une source de tension en circuit ouvert en fonction d'un état de charge, et en une impédance série constante. Ce modèle qui diffère d'un type de batterie à l'autre, peut être obtenu à partir d'une caractérisation de la batterie. Les dispositifs basés sur un tel modèle permettent à partir d'une mesure de tension de la batterie de prédire le courant et d'estimer l'état de charge de la batterie avec une robustesse et une précision bien meilleure que les dispositifs basés uniquement sur une mesure de tension. En particulier, ces dispositifs permettent d'obtenir une bonne précision à long terme en s'affranchissant des dérives. Cependant, ces dispositifs sont plutôt inefficaces pour suivre l'évolution à court terme de l'état de charge de la batterie, en raison d'insuffisances de précision dans la définition des paramètres du modèle tels que l'impédance interne de la batterie et en raison de l'utilisation de mesures de tension en circuit ouvert. Si les variations de la capacité interne d'une batterie peuvent être aisément évalués et pris en compte, il n'en est pas de même des variations de la résistance interne de la batterie. Or un défaut d'évaluation des variations de résistance interne peut introduire une instabilité risquant de provoquer des sauts et des oscillations dans l'estimation de l'état de charge d'une batterie. Certains dispositifs combinent une intégration de courant par un 30 compteur de Coulomb et une mesure de tension avec ou sans modèle pour corriger l'estimation d'état de charge obtenue à partir de la mesure de courant. Cependant, les corrections sont effectuées par pas discrets, ce qui introduit des sauts ou des oscillations dans l'estimation de l'état de charge. Comme de tels sauts ou oscillations ne sont pas acceptables pour 35 l'utilisateur, la valeur de l'état de charge est filtrée. Or un tel filtrage introduit inévitablement un retard dans les variations de la valeur de l'état de charge et donc affecte la précision de cette valeur. En outre l'ajustement des paramètres du filtre, notamment en fonction de l'impédance de la batterie s'avère délicat en raison de la multiplicité des types de batterie et des types d'appareils alimentés par une batterie, et en raison de la difficulté à estimer la résistance interne de la batterie. Pour prendre en compte les dérives des paramètres de fonctionnement tout ou long de l'utilisation d'une batterie, des algorithmes complexes ont été développés, notamment combinant différentes méthodes pour s'affranchir des limitations de chaque méthode. Ainsi, récemment, on a développé des dispositifs de jauge d'énergie comportant un compteur de Coulomb et une mesure de tension et tenant compte de la résistance interne et la capacité de la batterie. Un autre exemple d'algorithme complexe est présenté dans le brevet US 8 103 485 qui décrit un dispositif de jauge d'énergie mettant en oeuvre un double filtre étendu de Kalman et une acquisition simultanée du courant et de la tension de la batterie. Ce dispositif présente l'avantage principal de corriger en continu l'estimation de l'état de charge d'une batterie sur la base d'un modèle complexe de la batterie.

Cependant, les dispositifs de jauge d'énergie mettant en oeuvre des algorithmes complexes nécessitent d'importantes ressources de calcul, et plusieurs convertisseurs analogiques / numériques pour mesurer simultanément la tension, le courant, et éventuellement la température de la batterie. Ces dispositifs nécessitent également une gestion complexe de configurations logicielles pour prendre en compte toutes les combinaisons d'appareils et types de batterie actuellement commercialisés. Certains de ces dispositifs doivent également gérer des étapes de calibration. Les dispositifs de jauge d'énergie mettant en oeuvre des algorithmes complexes s'avèrent donc peu adaptés à une mise en oeuvre dans des 30 appareils tels que les téléphones mobiles intelligents et les tablettes numériques, pour des raisons de coût et d'autonomie limitée. Il est donc souhaitable de réaliser une jauge d'énergie d'une batterie, qui soit précise et robuste face aux dérives des paramètres de la batterie, sans mettre en oeuvre des calculs trop complexes susceptibles de 35 monopoliser les ressources de processeurs tels que ceux qui sont intégrés dans les téléphones mobiles intelligents et les tablettes numériques. Il est également souhaitable de réaliser une jauge d'énergie qui soit capable de s'adapter à n'importe quel appareil et n'importe quel mode d'usage de l'appareil. Il est également souhaitable de limiter le nombre de convertisseurs analogiques/numériques à mettre en oeuvre. Des modes de réalisation concernent un procédé d'estimation d'un état de charge d'une batterie comprenant plusieurs itérations, chaque itération comprenant des étapes consistant à: acquérir une mesure d'intensité de courant fourni par la batterie, acquérir une mesure de tension fournie par la batterie, estimer un premier état de charge de la batterie en fonction d'un premier état de charge estimé obtenu à une itération précédente et de la mesure d'intensité de courant, estimer une valeur d'intensité de courant fourni par la batterie en fonction de la mesure de tension et d'un état de charge de la batterie obtenu à l'itération précédente, et calculer un état de charge corrigé en ajoutant au premier état de charge estimé un terme correctif obtenu par le produit d'un premier gain de correction par un facteur représentatif d'un écart entre les intensités de courant estimée et mesurée.

Selon un mode de réalisation, le procédé comprend une étape d'estimation d'un second état de charge de la batterie en fonction d'un second état de charge estimé obtenu à l'itération précédente et de la valeur d'intensité de courant estimée, le facteur étant obtenu en calculant un écart entre les premier et second états de charge estimés.

Selon un mode de réalisation, les premier et second états de charge estimés sont des valeurs intégrées sur une première période, et le facteur est obtenu en dérivant sur la première période l'écart entre les premier et second états de charge estimés. Selon un mode de réalisation, les mesures de tension sont acquises à une seconde période, et les mesures d'intensité de courant sont acquises à une troisième période, la première période étant plus grande ou égale à la seconde période et la seconde période étant plus grande ou égale à la troisième période. Selon un mode de réalisation, la première période est un multiple de la seconde période et de la troisième période.

Selon un mode de réalisation, chaque valeur d'intensité de courant estimée est obtenue à l'aide de l'équation suivante : ' Vk - OCV(SCk_i 1k = dans laquelle : îk est la valeur d'intensité de courant estimée, Vk est la mesure de tension obtenue à l'itération courante, OCV() est un modèle de tension fournie par la batterie en fonction de l'état de charge de la batterie, SCk_i est un état de charge corrigé obtenu à une itération précédente, et R est la résistance interne de la batterie. Selon un mode de réalisation, le procédé comprend une étape de détermination d'une valeur de capacité corrigée de la batterie en ajoutant à une valeur de capacité corrigée obtenue à l'itération précédente un terme correctif obtenu par le produit d'un second gain de correction par un écart entre l'état de charge corrigé et le premier état de charge estimé obtenu à l'itération précédente, l'estimation du premier état de charge étant effectué en tenant compte de la valeur de capacité corrigée obtenue à l'itération précédente. Selon un mode de réalisation, le procédé comprend une étape de détermination d'une valeur d'impédance interne corrigée de la batterie en ajoutant à une valeur d'impédance interne obtenue à l'itération précédente un terme correctif obtenu par le produit d'un troisième gain de correction par le facteur, l'estimation de la valeur d'intensité de courant étant effectuée en tenant compte de la valeur d'impédance interne corrigée obtenue à l'itération précédente. Selon un mode de réalisation, chaque gain de correction est déterminé seulement si le facteur par lequel il est multiplié présente une valeur supérieure à un seuil en dessous duquel le terme correctif correspondant ne présente pas une valeur significative. Selon un mode de réalisation, chaque gain de correction est déterminé à l'aide de l'un des algorithmes appartenant au groupe 30 comprenant LMS, RLS, NLMS, et Kalman étendu. Des modes de réalisation concernent également un dispositif d'estimation d'un état de charge d'une batterie, comprenant un circuit de mesure de tension et un circuit de mesure d'intensité de courant associés à la batterie, et un convertisseur analogique / numérique fournissant des échantillons de mesure d'intensité de courant et de mesure de tension à partir des mesures fournies par les circuits de mesure de courant et de tension. Selon un mode de réalisation, le dispositif est configuré pour mettre en oeuvre le procédé défini précédemment.

Selon un mode de réalisation, la batterie comprend plusieurs branches connectées en parallèle de cellules connectées en série, le dispositif comprenant un circuit de mesure de tension par cellule de la batterie, un circuit de mesure de courant par branche parallèle de cellules connectées en série de la batterie, un circuit d'estimation d'intensité de courant par cellule de la batterie, un circuit d'estimation d'un premier état de charge par branche parallèle de la batterie, et un circuit de calcul d'un état de charge corrigé par cellule de la batterie. Des exemples de réalisation de l'invention seront décrits dans ce qui suit, à titre non limitatif en relation avec les figures jointes parmi lesquelles : la figure 1 représente schématiquement une batterie associée à un circuit de charge et un circuit d'état de charge de la batterie, selon un mode de réalisation, la figure 2 représente schématiquement une batterie associée à un circuit de charge et un circuit d'état de charge de la batterie, selon un autre mode de réalisation, les figures 3 à 5 représentent schématiquement des fonctions de traitement d'état de charge de la batterie, selon divers modes de réalisation. La figure 1 représente une batterie ou une cellule de batterie BATT 25 connectée en parallèle à un circuit de charge CHC et à un circuit de mesure de tension VMS. L'une des bornes de la batterie BATT est connectée à un circuit de mesure de courant IMS. Le circuit CHC est configuré pour être relié à une source d'alimentation et pour charger la batterie BATT. Les circuits VMS et IMS sont configurés pour fournir des mesures de tension et 30 d'intensité de courant à un circuit d'état de charge LD. Le circuit LD peut comprendre des convertisseurs analogiques / numériques ADC pour convertir les mesures fournies par les circuits VMS, IMS en valeurs numériques de tension Vk et d'intensité de courant Ik. Le circuit LD comprend un circuit de traitement PRC pouvant être connecté à une mémoire MEM et 35 recevant les valeurs de tension Vk et d'intensité de courant Ik en sortie des convertisseurs ADC. Le circuit PRC est configuré pour fournir une valeur d'état de charge SCk de la batterie BATT en fonction des valeurs mesurées Vk, Ik. Le circuit LD peut être alimenté par la batterie BATT. La batterie BATT peut être indifféremment constituée d'une seule cellule ou de plusieurs cellules électrochimiques. La figure 2 représente la batterie ou la cellule de batterie BATT et les circuits CHC, VMS, IMS, les circuits VMS et IMS étant connectés à un circuit d'état de charge LD1. Le circuit LD1 diffère du circuit LD en ce qu'il comprend un seul convertisseur analogique / numérique ADC connecté en sortie à une entrée du circuit PRC. Le circuit ADC est relié aux circuits VMS et IMS par l'intermédiaire d'un multiplexeur MX fournissant en entrée du convertisseur ADC soit une mesure de tension Vk, soit une mesure d'intensité de courant Ik, par exemple en fonction de commandes CMD émises par le circuit PRC.

Le comportement interne de la batterie BATT peut être modélisé par les équations suivantes : dt SCk = SCk-i Il< - (1) Vk = OCV(SCk) R.Ik (2) dans lesquelles : SCk et SCk_i représentent les valeurs de deux états de charge de la batterie BATT estimés à des instants k et k-1, dt représente l'intervalle de temps entre les instants k-1 et k, Ik représente la valeur d'un échantillon de mesure de l'intensité du courant fourni par la batterie durant l'intervalle de temps dt, C représente la capacité nominale de la batterie, en ampères par heure, Vk représente la valeur d'un échantillon de mesure de la tension fournie par la batterie, mesuré à l'instant k, OCV(SC) représente un modèle de la batterie fournissant la tension 30 aux bornes de la batterie en fonction de l'état de charge SC (estimé ou corrigé) de la batterie, et R représente l'impédance interne de la batterie, L'équation (1) modélise classiquement le comportement d'un compteur de coulomb. Le modèle OCV de la batterie peut être plus ou moins 35 complexe, de manière à éventuellement prendre en compte le comportement électrochimique de la batterie, en particulier, des phénomènes de relaxation et d'hystérésis. Les équations (1) et (2) sont choisies pour leur simplicité, par souci de clarté. Bien entendu, d'autres équations plus complexes, connues, modélisant plus finement le comportement d'une batterie peuvent être mises en oeuvre. Selon un mode de réalisation, le circuit PRC fonctionne de manière adaptative, par itération, en estimant un premier état de charge de la batterie en fonction d'un premier état de charge estimé obtenu à l'itération précédente, et de mesures d'intensité de courant fourni par la batterie, en estimant des valeurs d'intensité de courant fourni par la batterie en fonction de mesures de tension de la batterie et d'un état de charge de la batterie obtenu à une itération précédente, et en calculant un état de charge corrigé en ajoutant au premier état de charge estimé un terme correctif obtenu par le produit d'un gain de correction par un facteur représentatif d'un écart entre les intensités de courant estimée et mesurée. Un état de charge corrigé est fourni en tant que résultat par exemple en vue d'être affiché sous la forme d'un pourcentage entre un état de charge nul et un état de charge maximum. Le gain de correction peut être obtenu par un filtre adaptatif tel que LMS (Least-Mean Squares), RLS (Recursive Least Squares), NLMS (Normalized Least-Mean Squares), ou des filtres plus complexes comme le filtre de Kalman étendu. Même en mettant en oeuvre un filtre de Kalman étendu, ce procédé de détermination s'avère nettement moins coûteux en calculs que les algorithmes existants, notamment ceux mettant également en oeuvre un tel filtre. Ce procédé peut être mis en oeuvre pour mettre à jour en permanence l'état de charge d'une batterie, notamment sans avoir à attendre des événements comme des dépassements de valeurs de seuil. La figure 3 représente des fonctions de traitement mises en oeuvre dans un processeur PRC1 correspondant au processeur PRC, selon un mode de réalisation. Le processeur PRC1 met en oeuvre une fonction de prédiction d'intensité de courant CPR, des fonctions d'intégration de courant INT1, INT2, une fonction de calcul de différence DFF, une fonction de dérivation DRV et une fonction de calcul d'un état de charge OGG. La fonction CPR reçoit à chaque instant k des échantillons de mesure de tension Vk et un état de charge SCk_i corrigé fourni par la fonction OGG pour un instant précédent k-1, et détermine une valeur estimée î k de l'intensité du courant fourni par la batterie BATT entre les instants k-1 et k. La fonction CPR peut appliquer l'équation suivante : Vk - OCV(SCk_i) 'k- (3) cette équation pouvant être déduite de l'équation (2).

La fonction INT1 applique l'équation (1) à chaque échantillon de mesure d'intensité de courant Ik pour obtenir une valeur instantanée d'état de charge. Ensuite, la fonction INT1 intègre sur une certaine période t3 les valeurs instantanées obtenues pour fournir à chaque instant k une valeur d'état de charge SCCk. Ainsi la valeur SCCk peut être obtenue grâce à l'équation suivante : ti SCCk = SCCk-1 1k - intégré sur la période t3 (4) dans laquelle SCCk_i représente la valeur d'état de charge fournie par la fonction INT1 à l'instant k-1, et t1 est la période de fourniture des échantillons de mesure Ik. La fonction INT2 applique l'équation (1) à chaque valeur estimée d'intensité de courant îk pour obtenir une valeur instantanée d'état de charge. Ensuite, la fonction INT2 intègre sur la période t3 les valeurs instantanées obtenues pour fournir à chaque instant k une valeur d'état de charge SCVk. Ainsi la valeur SCVk peut être obtenue grâce à l'équation suivante : SCVk = SCVk-i ik- intégré sur la période t3 (5) dans laquelle SCVk_i représente la valeur d'état de charge fournie par la fonction INT2 à l'instant k-1, et t2 est la période de fourniture des échantillons de mesure Vk. Les fonctions INT1 et INT2 peuvent être initialisées à la dernière valeur de l'état de charge corrigé SCk fournie par le processeur PRC1. Les valeurs SCCk et SCVk sont fournies en entrée de la fonction DFF. La valeur SCCk et optionnellement la valeur SCVk sont fournies en entrée de la fonction OGG. La fonction DFF fournit à chaque instant k à la fonction DRV une différence Dk = SCVk - SCCk entre les valeurs SCVk et SCCk. La fonction DRV fournit à chaque instant k à la fonction OGG une variation dDk de la différence Dk, obtenue en divisant la différence Dk par la durée d'une période t3. La fonction OGG fournit à chaque instant k une valeur d'état de charge corrigé SCk de la batterie BATT en fonction des valeurs SCCk et dDk reçues des fonctions INT1 et DRV. A cet effet, les valeurs SCk peuvent être obtenues à l'aide de l'équation suivante : SCk = SCCk + 12c-dDk (6) dans laquelle I2c représente un gain correctif qui peut être calculé à l'aide de différents algorithmes tels que LMS, RLS, NLMS, ou Kalman étendu. Les valeurs SCk sont transmises aux fonctions CPR, INT1 et INT2, ainsi qu'en sortie du processeur PRC1 par exemple pour être mémorisées et/ou affichées. Par exemple en appliquant l'algorithme RLS, le gain correctif Lc peut être calculé à l'aide de l'équation suivante : = Psk_ci - F(SCCk) Lk 1 + Psk_ci - F(SCCk)2 (7) dans laquelle F(SCCk) est un coefficient lié à l'état de charge SCCk, et le terme Psk_ci a été calculé à l'itération précédente, à l'aide de l'équation suivante : osc k-1 = - LSk_Ci ' F(SCk_3) - DSC k-2 (8) Le coefficient F(SCk) peut être ajusté pour obtenir une correction rapide et stable, par une fonction ou une table. A titre d'exemple simplifié, le coefficient F(SCk) peut être défini en fonction de l'état de charge SCk conformément à la table suivante : Table 1 SCk F(SCk) [0%, 10%[ 2 [10%,20%[ 1 [20%, 80%[ 0.5 [80%, 100%] 1 A noter que les calculs à réaliser conformément aux équations (7) et (8) peuvent ne pas être effectués si l'écart dDk est insuffisant, c'est-à-dire si cet écart entraine une correction non significative de l'état de charge SCCk. Ainsi, l'état de charge corrigé SCk peut rester inchangé durant plusieurs itérations tant que l'écart dDk reste inférieur à un certain seuil en dessous duquel le terme correctif I2c-dDk ne peut pas être significatif. La période t1 peut être de durée inférieure ou égale à la période t2, et la période t2 peut être de durée inférieure ou égale à la période t3. De préférence, la période t3 est un multiple de la période t1 et un multiple de la période t2. Cependant, le mode de calcul de l'état de charge SCk autorise d'autres valeurs pour la période t3 avec une légère dégradation de la précision des résultats. A la fin de chaque période t3, les fonctions INT1 et INT2 peuvent être réinitialisées avec la valeur SCk. Ainsi, comme les fonctions d'intégration INT1, INT2 sont exécutées à partir d'une même valeur initiale SCk, la différence fournie par la fonction DFF correspond bien à l'écart entre l'intégration des intensités de courant estimée îk et mesurée Ik. A noter également que la fonction OGG peut ne pas utiliser les valeurs SCVk. En pratique, la fonction OGG peut utiliser la dernière valeur SCVk reçue à titre de valeur initiale en l'absence de mesure de courant et de tension, ou lorsque le courant mesuré Ik est très faible (cas où la batterie n'est pas ou très peu sollicitée). Ainsi, il est possible de mettre en oeuvre des périodes d'échantillonnage t1, t2 différentes pour l'acquisition des mesures d'intensité de courant et des mesures de tension, ce qui permet de bénéficier de mesures de tension et de courant décorrélées. Le même convertisseur ADC peut donc être utilisé pour produire les échantillons de mesure de courant et de tension, comme illustré par la figure 2. Le calcul du terme correctif I2c-dDk n'est pas lié au temps, et en particulier à la période t1 d'acquisition des échantillons de mesure de courant Ik. Le terme correctif peut donc se baser sur une dérive absolue entre les valeurs d'état de charge SCCk et SCVk, ce qui permet de retarder la correction de l'état de charge SCk, par exemple durant des périodes où l'état de charge de la batterie ne serait pas requis. A noter également que la dérivée dépend de l'écart entre les valeurs estimée îk et mesurée Ik de l'intensité de courant, car si ces valeurs sont égales, les états de charge SCVk et SCCk sont égaux, et donc la dérivée dDk est nulle. La figure 4 représente des fonctions de traitement mises en oeuvre dans un processeur PRC2 correspondant au processeur PRC, selon un autre mode de réalisation. Le processeur PRC2 diffère du processeur PRC1 en ce qu'une fonction OGG1 détermine à chaque instant k la valeur d'état de charge SCk de la batterie BATT en fonction des valeurs reçues de fonctions d'intégration INT3, INT4 et de la fonction DRV. La fonction OGG1 détermine également à chaque instant k des valeurs de capacité Ck et d'impédance interne Rk corrigées de la batterie BATT. Le processeur PRC2 diffère du processeur PRC1 également en ce que les valeurs Ck et Rk sont transmises par la fonction OGG1 à une fonction de prédiction CPR1 et à la fonction d'intégration INT4. La fonction CPR1 détermine à l'aide de l'équation (2) la valeur estimée îk de l'intensité du courant fourni par la batterie BATT entre les instants k-1 et k en fonction de l'échantillon de mesure Vk, et des valeurs SCk_i et Rk-i fournies à l'itération précédente k-1. La fonction CPR1 peut ainsi appliquer l'équation suivante : Vk - OCV(SCk_i) Ik = (9) Rk-1 La fonction INT4 met en oeuvre l'équation (1) pour fournir à chaque instant k une valeur d'état de charge SCVk intégrée sur la période t3 en fonction des valeurs estimées d'intensité de courant îk, et des valeurs SCVk_i et Ck_i fournies à l'itération précédente. La fonction INT4 peut ainsi appliquer l'équation suivante : t2 SCVk = SCVk-i lk. n (10) dans laquelle Ck_i représente la capacité corrigée de la batterie déterminée à l'itération précédente. Le processeur PRC2 diffère du processeur PRC1 également en ce que les valeurs Ck sont transmises par la fonction OGG1 à la fonction d'intégration INT3. La fonction INT3 met en oeuvre l'équation (1) pour fournir à chaque instant k une valeur d'état de charge SCCk en fonction des valeurs SCCk_i et Ck_i, et des mesures d'intensité de courant. La fonction INT3 peut appliquer l'équation suivante : SCCk = SCCk-1 Ik' n ti (11) La fonction OGG1 peut appliquer les équations (6) à (8) pour déterminer l'état de charge corrigé SCk de la batterie pour l'instant k. Pour déterminer la capacité corrigée Ck en ampère par heure de la batterie BATT, la fonction OGG1 peut appliquer l'équation suivante : Ck = - (SCk - SCCk_i) (12) dans laquelle L représente un gain correctif qui peut être calculé à l'aide de 30 différents algorithmes tels que LMS, RLS, NLMS, ou Kalman étendu. Dans l'exemple de l'algorithme RLS, le gain correctif L peut être obtenu à l'aide des équations suivantes : peC pri SC ' k-1 "Y-k /TMU 1 ± PCk-1 E(LIS(C/Ik) 2 et pC k-1 = 1 LC E ( - 1" - ( L 1 fjk-1-) ' P 14 k-2 () lesquelles E(LF,Ik) est un coefficient dépendant du gain correctif Lis(c et de la mesure d'intensité de courant 1k. Le coefficient E(LF,Ik) peut être défini par une fonction ou une table. Par exemple, le coefficient E(LF,Ik) peut être choisi égal à -aIk, a étant un petit nombre positif. A noter que les calculs à réaliser conformément aux équations (13) et (14) peuvent ne pas être effectués si l'écart (SCk - SCCk_i) est insuffisant, c'est-à-dire si cet écart entraine une correction non significative de la capacité corrigée Ck. Ainsi, la capacité corrigée Ck peut rester inchangée durant plusieurs itérations tant que l'écart (SCk - SCCk_i) reste inférieur à un certain seuil en dessous duquel le terme correctif I_-(SCk - SCCk_i) ne peut pas être significatif.

Pour déterminer la résistance interne corrigée Rk de la batterie BATT à chaque instant k, la fonction OGG1 peut appliquer l'équation suivante : Rk = Rk_i Lil-dDk (15) dans laquelle Rk_i représente la résistance interne corrigée de la batterie déterminée à l'itération précédente, et 1_11 représente un gain correctif qui peut être calculé à l'aide de différents algorithmes tels que LMS, RLS, NLMS, ou un filtre de Kalman étendu. Dans l'exemple de l'algorithme RLS, le gain correctif 1_11 peut être déterminé à l'aide des équations suivantes : PkR_i D(Ck, 12C,Ik) 1_11 = PR k-1 = ( R s 1 - Lk_i L. K I ik-i)) DR (17) dans lesquelles D(Ck, Lis(c,Ik) est un coefficient variant en fonction de la capacité corrigée Ck de la batterie, du gain correctif Lis(c et de la mesure d'intensité de courant 1k. Le coefficient D(Ck, Lis(c,Ik) peut être défini par une fonction ou une table. A titre d'exemple, le coefficient D(Ck, Lis(c,Ik) peut être 30 choisi égal à la valeur de la capacité corrigée Ck. Ici également, les calculs à réaliser conformément aux équations (16) et (17) peuvent ne pas être effectués si l'écart dDk est insuffisant, c'est-à-dire si cet écart entraine une correction non significative de l'impédance interne (13) DR nir sc 2 T \ \ , (16) et25 corrigée Rk. Ainsi, l'impédance Rk peut rester inchangée durant plusieurs itérations tant que l'écart dDk reste inférieur à un certain seuil en dessous duquel le terme correctif Lil-dDk ne peut pas être significatif. La figure 5 représente des fonctions de traitement mises en oeuvre dans un processeur PRC3 correspondant au processeur PRC, selon un autre mode de réalisation. Le processeur PRC3 diffère du processeur PRC2 en ce qu'il est configuré pour recevoir à la même cadence les échantillons de mesure d'intensité de courant Ik et de tension Vk (t1 = t2) et pour intégrer à la même cadence t3 = t1, l'état de charge SCCk. Dans ces conditions, il peut être démontré que : dDk = (Îk - Ck-1 (18) Le processeur PRC3 diffère donc du processeur PRC2 également en ce que la fonction DFF fournit à chaque instant k à une fonction OGG2 une différence dDk entre la valeur estimée courante d'intensité de courant Ik et l'échantillon courant de mesure d'intensité de courant Ik, à l'instant k. Le processeur PRC3 diffère du processeur PRC2 également en ce que la fonction d'intégration INT4 est supprimée, les valeurs estimées d'intensité de courant Ik pouvant être fournies directement à la fonction OGG2. Le processeur PRC3 diffère du processeur PRC2 également en ce que la fonction OGG2 détermine à chaque instant k les valeurs SCk, Ck et Rk de la batterie BATT en fonction des valeurs SCCk, dDk reçues des fonctions INT3 et DFF, et éventuellement les valeurs Ik reçues de la fonction CPR1. Il est à noter que le processeur PRC3 peut fonctionner sans réévaluer la capacité Ck et/ou la résistance interne Rk de la batterie BATT, de sorte que l'une et/ou l'autre des fonctions CPR1 et INT3 de la figure 5 peuvent être remplacées par les fonctions CPR et INT1. Il apparaîtra clairement à l'homme de l'art que la présente invention est susceptible de diverses variantes de réalisation et diverses applications. En particulier, l'invention peut mettre en oeuvre un processeur programmé pour réaliser toutes les fonctions précédemment décrites CPR, INT1, INT2, DFF, DRV et OGG de la figure 3, ou CPR1, INT3, INT4, DFF, DRV et OGG1 de la figure 4, ou CPR1, INT3, DFF et OGG2 de la figure 5. L'invention peut également mettre en oeuvre des circuits spécialisés pour réaliser certaines des fonctions précitées comme les fonctions CPR, CPR1, INT1, INT2, INT3, INT4, DFF et DRV.

Dans une batterie comprenant plusieurs branches parallèles de plusieurs cellules connectées en série, il est ainsi possible de déterminer un état de charge par cellule de la batterie. A cet effet, le processeur peut comprendre pour chaque branche parallèle de cellules un circuit de traitement assurant la fonction d'acquisition de mesures d'intensité de courant et la fonction INT1 ou INT3, pour chaque cellule, un circuit de traitement assurant la fonction d'acquisition de mesure de tension et les fonctions CPR et INT2, CPR1 et INT4 ou CPR1 uniquement, et pour chaque cellule un circuit de calcul d'un état de charge, assurant les fonctions DFF, éventuellement DRV et OGG, OGG1 ou OGG2. Le processeur peut ainsi déterminer un état de charge SCk pour chaque cellule de la batterie, et un état de charge global de la batterie qui peut être par exemple choisi égal au plus faible état de charge de cellule obtenu. Dans cette configuration, l'usage d'un convertisseur analogique / numérique peut être partagé par plusieurs cellules ou branches de cellules en série pour acquérir des mesures de courant et/ou de tension.

Claims (12)

1. REVENDICATIONS1. Procédé d'estimation d'un état de charge d'une batterie (BATT) comprenant plusieurs itérations, chaque itération comprenant des étapes consistant à : acquérir une mesure d'intensité de courant (Ik) fourni par la batterie, acquérir une mesure de tension (Vk) fournie par la batterie, estimer un premier état de charge (SCCk) de la batterie en fonction d'un premier état de charge estimé (SCCk_i) obtenu à une itération précédente et de la mesure d'intensité de courant, estimer une valeur d'intensité de courant (Îk) fourni par la batterie en fonction de la mesure de tension et d'un état de charge (SCk_i) de la batterie obtenu à l'itération précédente, et calculer un état de charge corrigé (SCk) en ajoutant au premier état de charge estimé un terme correctif (I2c - dDk) obtenu par le produit d'un premier gain de correction (I2c) par un facteur (dDk) représentatif d'un écart entre les intensités de courant estimée et mesurée.
2. 2. Procédé selon la revendication 1, comprenant une étape d'estimation d'un second état de charge (SCVk) de la batterie en fonction d'un second état de charge estimé (SCVk_i) obtenu à l'itération précédente et de la valeur d'intensité de courant estimée (Îk), le facteur (dDk) étant obtenu en calculant un écart entre les premier et second états de charge estimés (SCCk, SCVk).
3. 3. Procédé selon la revendication 2, dans lequel les premier et second états de charge estimés (SCCk, SCVk) sont des valeurs intégrées sur une première période (t3), et le facteur (dDk) est obtenu en dérivant sur la première période l'écart entre les premier et second états de charge estimés (SCCk, SCVk).
4. 4. Procédé selon la revendication 3, dans lequel les mesures de tension (Vk) sont acquises à une seconde période (t2), et les mesures d'intensité de courant (Ik) sont acquises à une troisième période (t1), lapremière période (t3) étant plus grande ou égale à la seconde période et la seconde période étant plus grande ou égale à la troisième période.
5. 5. Procédé selon la revendication 4, dans lequel la première période (t3) est un multiple de la seconde période (t2) et de la troisième période (t1).
6. 6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, dans lequel chaque valeur d'intensité de courant estimée (Îk) est obtenue à l'aide de l'équation suivante : ' Vk - OCV(SCk-1) 1k = dans laquelle : îk est la valeur d'intensité de courant estimée, Vk est la mesure de tension obtenue à l'itération courante, OCV() est un modèle de tension fournie par la batterie (BATT) en fonction de l'état de charge de la batterie, SCk_i est un état de charge corrigé obtenu à une itération précédente, et R est la résistance interne de la batterie.
7. 7. Procédé selon l'une des revendication 1 à 6, comprenant une étape de détermination d'une valeur de capacité corrigée (Ck) de la batterie en ajoutant à une valeur de capacité corrigée (Ck_i) obtenue à l'itération précédente un terme correctif (L - [SCk - SCCk_i]) obtenu par le produit d'un second gain de correction (L) par un écart (SCk - SCCk_i) entre l'état de charge corrigé (SCk) et le premier état de charge estimé (SCCk_i) obtenu à l'itération précédente, l'estimation du premier état de charge étant effectué en tenant compte de la valeur de capacité corrigée obtenue à l'itération précédente.
8. 8. Procédé selon l'une des revendications 1 à 7, comprenant une étape de détermination d'une valeur d'impédance interne corrigée (Rk) de la batterie en ajoutant à une valeur d'impédance interne (Rk_i) obtenue à l'itération précédente un terme correctif (1_11 - dDk) obtenu par le produit d'un troisième gain de correction (Li) par le facteur (dDk), l'estimation (Îk) de lavaleur d'intensité de courant étant effectuée en tenant compte de la valeur d'impédance interne corrigée obtenue à l'itération précédente.
9. 9. Procédé selon l'une des revendications 1 à 8, dans lequel chaque gain de correction (I2c, 1_, Lin est déterminé seulement si le facteur (dDk, [SCk - SCCk_i]) par lequel il est multiplié présente une valeur supérieure à un seuil en dessous duquel le terme correctif correspondant ne présente pas une valeur significative.
10. 10. Procédé selon l'une des revendications 1 à 9, dans chaque gain de correction (I2c, 1_, Lin est déterminé à l'aide de l'un des algorithmes appartenant au groupe comprenant LMS, RLS, NLMS, et Kalman étendu.
11. 11. Dispositif d'estimation d'un état de charge d'une batterie (BATT), comprenant un circuit de mesure de tension (VMS) et un circuit de mesure d'intensité de courant (IMS) associés à la batterie, et un convertisseur analogique / numérique (ADC) fournissant des échantillons de mesure d'intensité de courant et de mesure de tension à partir des mesures fournies par les circuits de mesure de courant et de tension, caractérisé en ce qu'il est configuré pour mettre en oeuvre le procédé selon l'une des revendications 1 à 10.
12. 12. Dispositif selon la revendication 11, comprenant un circuit de mesure de tension par cellule de la batterie (BATT), un circuit de mesure de courant par branche parallèle de cellules connectées en série de la batterie, un circuit d'estimation d'intensité de courant par cellule de la batterie, un circuit d'estimation d'un premier état de charge par branche parallèle de la batterie, et un circuit de calcul d'un état de charge corrigé par cellule de la batterie.30