FR3028098A1 - METHOD FOR THE THERMAL MANAGEMENT AND SECURITY OF AN AUTONOMOUS SYSTEM CONNECTED TO AN INTERMITTENT BATTERY AND ENERGY SOURCE - Google Patents
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Abstract
Le procédé d'utilisation d'un système autonome (10) muni d'une batterie (11) connectée à une première source (14) d'énergie électrique intermittente et à un dispositif électrique (12), et des refroidisseurs (15), comporte une première étape de mesure de la température (Tb) et l'état de charge (Cb) de la batterie (11). Selon le procédé, les refroidisseurs (15) sont activées lorsque la température de la batterie (Tb) est comprise entre une première valeur seuil (Ts) et une première valeur critique (Tc) supérieure à la première valeur seuil (Ts), de manière à activer les refroidisseurs (15) alimentés par la première source (14). Le procédé prévoit en outre l'activation des refroidisseurs (15) lorsque la température de la batterie (Tb) est supérieure ou égale à la première valeur critique (Tc) et lorsque l'état de charge de la batterie (Cb) est supérieure à une deuxième valeur seuil (Cs), les refroidisseurs (15) étant alimentés par la batterie (11).The method of using an autonomous system (10) having a battery (11) connected to a first source (14) of intermittent electrical power and an electrical device (12), and chillers (15), comprises a first step of measuring the temperature (Tb) and the state of charge (Cb) of the battery (11). According to the method, the chillers (15) are activated when the temperature of the battery (Tb) is between a first threshold value (Ts) and a first critical value (Tc) greater than the first threshold value (Ts), so that activating the coolers (15) supplied by the first source (14). The method further provides for the activation of the chillers (15) when the temperature of the battery (Tb) is greater than or equal to the first critical value (Tc) and when the state of charge of the battery (Cb) is greater than a second threshold value (Cs), the coolers (15) being powered by the battery (11).
Description
Procédé de gestion thermique et de sécurisation d'un système autonome connecté à une batterie et à une source d'énergie intermittente Domaine technique de l'invention L'invention est relative à un procédé d'utilisation d'un système autonome comportant une source d'énergie intermittente, un dispositif électrique alimenté par une batterie et un système de gestion thermique. État de la technique L'évolution incessante des sources d'énergie intermittentes et leur démocratisation, nécessitent le développement de nouveaux procédés d'utilisation et de sécurisation de systèmes autonomes comportant une batterie et utilisant de telles sources d'énergie. Il est connu que la durée de vie et la fiabilité d'une batterie dépendent fortement des conditions de son utilisation surtout de son état de charge et de sa température. Notamment pour une batterie au lithium, le vieillissement est d'autant plus accéléré que son état de charge et sa température sont élevés. Par ailleurs, pour assurer une sécurisation et un fonctionnement optimal d'une batterie, son utilisation à des températures extrêmes est à éviter.TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION The invention relates to a method of using an autonomous system comprising a source of energy. The invention relates to a method for the thermal management and security of an autonomous system connected to a battery and an intermittent energy source. intermittent power, an electrical device powered by a battery and a thermal management system. STATE OF THE ART The incessant evolution of intermittent energy sources and their democratization, require the development of new methods for using and securing autonomous systems comprising a battery and using such sources of energy. It is known that the life and reliability of a battery depend heavily on the conditions of its use, especially its state of charge and its temperature. In particular for a lithium battery, aging is all the more accelerated as its state of charge and its temperature are high. Moreover, to ensure a safe and optimal operation of a battery, its use at extreme temperatures is to be avoided.
La plupart des systèmes autonomes existants, comporte uniquement un système de gestion de l'état de charge de la batterie. L'objectif dudit système est d'éviter à la fois une surcharge mais aussi une décharge profonde de la batterie, pouvant provoquer une dégradation physique irréversible de cette dernière.Most existing stand-alone systems only include a system for managing the state of charge of the battery. The purpose of said system is to avoid both an overload but also a deep discharge of the battery, which can cause irreversible physical degradation of the latter.
Par ailleurs, des batteries associées à des moyens de refroidissement disposés à proximité des éléments de la batterie ont été également proposées. A titre d'exemple, la demande internationale W02013/162845 décrit un procédé de gestion d'une batterie. Le procédé comporte une étape de surveillance de la température et de l'état de charge de la batterie d'un dispositif de communication sans fil. Les paramètres surveillés sont comparés puis intégrés dans une matrice de décision pour exécuter une étape de charge et/ou une opération de refroidissement de la batterie dudit dispositif. Ce procédé n'est pas adapté pour des systèmes autonomes comportant une source d'énergie intermittente. En effet, pour ce type de systèmes autonomes un procédé de gestion globale est nécessaire.Moreover, batteries associated with cooling means arranged near the elements of the battery have also been proposed. By way of example, the international application W02013 / 162845 describes a method of managing a battery. The method includes a step of monitoring the temperature and state of charge of the battery of a wireless communication device. The monitored parameters are compared and then integrated in a decision matrix to perform a charging step and / or a cooling operation of the battery of said device. This method is not suitable for autonomous systems having an intermittent energy source. Indeed, for this type of autonomous systems a global management method is necessary.
Objet de l'invention Pour un système autonome utilisant une source d'énergie intermittente et comportant une batterie alimentant un dispositif électronique, il y a un besoin de fournir un procédé de gestion globale permettant une gestion facile et fiable de l'état de charge, une sécurisation de la batterie, ainsi qu'une optimisation de l'utilisation de l'énergie intermittente.OBJECT OF THE INVENTION For an autonomous system using an intermittent energy source and comprising a battery supplying an electronic device, there is a need to provide a global management method allowing an easy and reliable management of the state of charge, securing the battery, as well as optimizing the use of intermittent energy.
On tend à satisfaire ce besoin en prévoyant des moyens de refroidissement alimentés à la fois par la batterie et par la source d'énergie intermittente, et un procédé de gestion globale du système prenant en compte l'alimentation de ces moyens de refroidissement, la sécurisation de la batterie et l'optimisation de l'utilisation de l'énergie intermittente.This need is tending to be satisfied by providing cooling means fed both by the battery and by the intermittent energy source, and a method of global management of the system taking into account the supply of these cooling means, securing battery and optimizing the use of intermittent energy.
Le procédé d'utilisation d'un système autonome comporte les étapes suivantes : - prévoir ledit système autonome muni : + d'une batterie connectée à une première source d'énergie électrique intermittente et à un dispositif électrique de manière à alimenter ledit dispositif électrique ; + d'un système de gestion thermique configuré pour contrôler la température de la batterie, le système de gestion thermique étant alimenté par la batterie et par la première source, et comportant des refroidisseurs de la batterie ; - mesurer la température et l'état de charge de la batterie ; - activer les refroidisseurs lorsque la température de la batterie est comprise entre une première valeur seuil et une première valeur critique supérieure à la première valeur seuil, de manière à définir un premier mode de fonctionnement dans lequel les refroidisseurs sont alimentés par au moins la première source d'énergie électrique intermittente ; - activer les refroidisseurs lorsque la température de la batterie est supérieure ou égale à la deuxième valeur critique et lorsque l'état de charge de la batterie est supérieur à une deuxième valeur seuil en définissant un deuxième mode de fonctionnement, les refroidisseurs étant alimentés par au moins la batterie. De manière avantageuse, le dispositif électrique est déconnecté de la batterie dans le deuxième mode de fonctionnement.The method of using an autonomous system comprises the following steps: - providing said autonomous system equipped with: + a battery connected to a first source of intermittent electrical energy and an electrical device so as to supply said electrical device; + a thermal management system configured to control the temperature of the battery, the thermal management system being powered by the battery and the first source, and comprising battery coolers; - measure the temperature and state of charge of the battery; - activate the chillers when the battery temperature is between a first threshold value and a first critical value greater than the first threshold value, so as to define a first operating mode in which the chillers are powered by at least the first source intermittent electrical energy; activate the chillers when the temperature of the battery is greater than or equal to the second critical value and when the state of charge of the battery is greater than a second threshold value by defining a second mode of operation, the chillers being supplied with less the battery. Advantageously, the electrical device is disconnected from the battery in the second mode of operation.
Selon un mode de réalisation, lorsque la température de la batterie est supérieure ou égale à la première valeur critique et lorsque l'état de charge de la batterie est inférieure ou égale à la deuxième valeur seuil : + les refroidisseurs sont activés ; et + la batterie est déconnectée des refroidisseurs. En outre, la première source d'énergie électrique intermittente est, avantageusement, déconnectée de la batterie lorsque l'état de charge de la batterie est supérieur ou égale à une deuxième valeur critique supérieure à la deuxième valeur seuil, et lorsque le système est utilisé selon le premier mode de fonctionnement. Par ailleurs, selon d'autres modes de réalisation avantageux et non limitatifs : - la première source d'énergie électrique intermittente charge la batterie lorsque l'état de charge de la batterie est inférieur à la deuxième valeur seuil et lorsque le système est utilisé selon le premier mode de fonctionnement ; - les refroidisseurs sont activés lorsque la première source d'énergie électrique intermittente est épuisée et lorsque la température de la batterie est supérieure ou égale à la deuxième valeur critique et que l'état de charge de la batterie est supérieure à la deuxième valeur seuil ; - les refroidisseurs sont désactivés lorsque la température de la batterie est comprise entre une valeur minimum et la première valeur seuil supérieure à la valeur minimum, de manière à définir un mode de fonctionnement normal (Mn). Préférentiellement, la première source d'énergie électrique intermittente charge la batterie lorsque l'état de charge de la batterie est inférieure à la deuxième valeur seuil. Avantageusement, la première source d'énergie électrique intermittente est déconnectée de la batterie lorsque l'état de charge de la batterie est supérieur à la deuxième valeur critique ; - le système de gestion thermique comporte un dispositif d'échauffement de la batterie, et lorsque la température de la batterie est inférieure à la valeur minimum, le dispositif d'échauffement est activé.According to one embodiment, when the temperature of the battery is greater than or equal to the first critical value and when the state of charge of the battery is less than or equal to the second threshold value: + the chillers are activated; and + the battery is disconnected from the chillers. In addition, the first source of intermittent electrical power is advantageously disconnected from the battery when the state of charge of the battery is greater than or equal to a second critical value greater than the second threshold value, and when the system is used. according to the first mode of operation. Moreover, according to other advantageous and nonlimiting embodiments: the first source of intermittent electrical power charges the battery when the state of charge of the battery is lower than the second threshold value and when the system is used according to the first mode of operation; the chillers are activated when the first source of intermittent electrical energy is exhausted and when the temperature of the battery is greater than or equal to the second critical value and the state of charge of the battery is greater than the second threshold value; the chillers are deactivated when the temperature of the battery is between a minimum value and the first threshold value greater than the minimum value, so as to define a normal operating mode (Mn). Preferably, the first source of intermittent electrical power charges the battery when the state of charge of the battery is lower than the second threshold value. Advantageously, the first source of intermittent electrical power is disconnected from the battery when the state of charge of the battery is greater than the second critical value; the thermal management system comprises a device for heating the battery, and when the temperature of the battery is lower than the minimum value, the heating device is activated.
Description sommaire des dessins D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui va suivre de modes particuliers de réalisation de l'invention donnés à titre d'exemples non limitatifs et représentés aux dessins annexés, dans lesquels : - la figure 1 illustre en schéma blocs, un système autonome utilisé selon le procédé de l'invention ; - la figure 2 illustre un diagramme de gestion globale d'un système illustrant des modes de fonctionnement en fonction de la température et de l'état de charge de la batterie.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Other advantages and features will emerge more clearly from the following description of particular embodiments of the invention given by way of non-limiting example and represented in the accompanying drawings, in which: FIG. in block diagram, an autonomous system used according to the method of the invention; FIG. 2 illustrates an overall management diagram of a system illustrating modes of operation as a function of the temperature and the state of charge of the battery.
Description d'un mode préférentiel de l'invention Un système autonome est défini comme un système pouvant assurer de manière indépendante son administration et son alimentation en énergie.DESCRIPTION OF A PREFERRED EMBODIMENT OF THE INVENTION An autonomous system is defined as a system that can independently provide its administration and power supply.
Selon un mode particulier de réalisation illustré à la figure 1, on prévoit un système autonome 10 pouvant comporter une batterie 11 connectée à une première source 14 d'énergie électrique intermittente et à un dispositif électrique 12. La batterie 11 est configurée de manière à alimenter le dispositif électrique 12 en énergie électrique.30 Par ailleurs, la première source 14 d'énergie électrique intermittente est une source d'énergie électrique renouvelable qui n'est pas disponible de manière permanente, autrement dit, sa disponibilité n'est pas contrôlable. La première source 14 peut être à base d'énergie solaire, éolienne, hydroélectrique, etc.According to a particular embodiment illustrated in Figure 1, there is provided an autonomous system 10 may comprise a battery 11 connected to a first source 14 of intermittent electrical energy and an electrical device 12. The battery 11 is configured to feed the electric device 12 in electrical energy.30 Moreover, the first source 14 of intermittent electrical energy is a renewable source of electrical energy that is not permanently available, in other words, its availability is not controllable. The first source 14 may be based on solar energy, wind, hydroelectric, etc.
Préférentiellement, la première source 14 comporte un panneau muni de cellules solaires photovoltaïques. Par dispositif électrique, on entend tout dispositif nécessitant une alimentation en énergie électrique pour remplir une fonction déterminée. Le dispositif électrique peut être un lampadaire, un volet roulant, un horodateur, etc. La batterie 11 est un accumulateur électrique, autrement dit, un système électrochimique configuré pour stocker de l'énergie. Le système restitue une énergie chimique générée par des réactions électrochimiques, sous forme d'une énergie électrique. La batterie 11 comporte un système électrochimique réversible, la batterie est ainsi rechargeable. La batterie 11 est configurée pour être chargée par la première source 14.Preferably, the first source 14 comprises a panel provided with photovoltaic solar cells. By electrical device is meant any device requiring a supply of electrical energy to perform a specific function. The electrical device can be a floor lamp, a roller shutter, a time stamp, etc. The battery 11 is an electric accumulator, that is, an electrochemical system configured to store energy. The system restores a chemical energy generated by electrochemical reactions, in the form of electrical energy. The battery 11 comprises a reversible electrochemical system, the battery is thus rechargeable. The battery 11 is configured to be charged by the first source 14.
La batterie 11 peut être un accumulateur au plomb, un accumulateur alcalin par exemple nickel-cadmium, ou encore un accumulateur à base de lithium. Préférentiellement, la batterie 11 est une batterie de type lithium-ion.The battery 11 may be a lead-acid battery, an alkaline battery for example nickel-cadmium, or a lithium-based battery. Preferably, the battery 11 is a lithium-ion type battery.
Le système autonome 10 comporte également un système de gestion thermique 13 configuré pour contrôler la température de la batterie 11. Le système de gestion thermique 13 est connecté à la batterie 11 et à la première source 14. En fait, le système 13 peut être alimenté en énergie électrique par la batterie 11 et/ou par la première source 14.30 Par ailleurs, le système de gestion thermique 13 comporte des refroidisseurs 15 de la batterie 11. Le système 13 comporte préférentiellement un dispositif de mesure 15' de la température de la batterie 11 (cf. figure 1).The autonomous system 10 also includes a thermal management system 13 configured to control the temperature of the battery 11. The thermal management system 13 is connected to the battery 11 and the first source 14. In fact, the system 13 can be powered in electric power by the battery 11 and / or by the first source 14.30. Moreover, the thermal management system 13 includes chillers 15 of the battery 11. The system 13 preferably comprises a device 15 'for measuring the temperature of the battery 11 (see Figure 1).
Le dispositif 15' est configuré pour fournir une information sur la température Tb de la batterie 11, et il peut comporter plusieurs capteurs de température non représentés à la figure 1. Les capteurs de température peuvent être distribués dans la batterie 11, par exemple ils peuvent être répartis sur la surface de la batterie 11. Les capteurs de température peuvent comporter un thermomètre, un thermocouple, une thermistance ou n'importe quel système permettant de fournir une mesure de la température. Les refroidisseurs 15 peuvent comporter un système à base d'un réseau de conduits ou de caloducs en contact direct ou indirect avec la batterie 11. Un fluide caloporteur peut circuler dans ces conduits de sorte à dissiper et à contrôler la température de la batterie 11 en ajustant la température du fluide circulant dans lesdits conduits ou caloducs. Préférentiellement, les refroidisseurs 15 comportent au moins un ventilateur configuré pour refroidir la batterie 11. Autrement dit, le ventilateur permet d'abaisser la température ambiante aux environs de la batterie 11 par convection forcée. En outre, le système autonome 10 comporte préférentiellement un dispositif (non représenté aux figures) configuré pour mesurer l'état de charge Cb de la batterie 11. Ce dispositif peut être compris dans la batterie 11, et communiquer l'information de l'état de charge Cb de la batterie 11 à une unité de contrôle 19.The device 15 'is configured to provide information on the temperature Tb of the battery 11, and it can comprise several temperature sensors not shown in FIG. 1. The temperature sensors can be distributed in the battery 11, for example they can The temperature sensors may include a thermometer, a thermocouple, a thermistor or any system for providing a measurement of the temperature. The coolers 15 may comprise a system based on a network of conduits or heat pipes in direct or indirect contact with the battery 11. A heat transfer fluid can circulate in these ducts so as to dissipate and control the temperature of the battery 11. adjusting the temperature of the fluid flowing in said conduits or heat pipes. Preferably, the coolers 15 comprise at least one fan configured to cool the battery 11. In other words, the fan makes it possible to lower the ambient temperature around the battery 11 by forced convection. In addition, the autonomous system 10 preferably comprises a device (not shown in the figures) configured to measure the state of charge Cb of the battery 11. This device can be included in the battery 11, and communicate the information of the state charge Cb of the battery 11 to a control unit 19.
Le système autonome 10 comporte avantageusement l'unité de contrôle 19 configurée pour régir le système de gestion thermique 13, la batterie 11 et la première source 14 d'énergie électrique intermittente. L'unité de contrôle 19 peut être intégrée dans le système de gestion 13, ou déportée hors du système de gestion thermique 13 (figure 1).The autonomous system 10 advantageously comprises the control unit 19 configured to govern the thermal management system 13, the battery 11 and the first source 14 of intermittent electrical energy. The control unit 19 can be integrated in the management system 13, or remote from the thermal management system 13 (Figure 1).
De manière avantageuse, le système de gestion thermique 13 comporte l'unité de contrôle 19. De ce fait, l'unité de contrôle 19 peut être alimentée en énergie électrique par la batterie 11 et/ou par la première source 14 d'énergie électrique intermittente.Advantageously, the thermal management system 13 comprises the control unit 19. As a result, the control unit 19 can be supplied with electrical energy by the battery 11 and / or by the first source 14 of electrical energy. intermittent.
L'unité de contrôle 19 peut comporter une mémoire et un processeur configuré pour traiter les différentes données et contrôler le fonctionnement de la batterie 11, du système de gestion thermique 13 et de la première source 14, autrement dit, pour mettre en oeuvre les variantes et les modes de réalisation du procédé décrits ci-dessus et ci-après.The control unit 19 may comprise a memory and a processor configured to process the different data and to control the operation of the battery 11, the thermal management system 13 and the first source 14, in other words, to implement the variants. and the method embodiments described above and hereinafter.
Selon un mode de réalisation, le procédé d'utilisation du système autonome 10 comporte une première étape destinée à mesurer la température Tb et l'état de charge Cb de la batterie 11.According to one embodiment, the method of using the autonomous system 10 comprises a first step intended to measure the temperature Tb and the state of charge Cb of the battery 11.
De manière préférentielle, les données concernant la température Tb et l'état de charge Cb sont transmises à l'unité de contrôle 19 de manière continue. Les mesures de la température Tb et/ou de l'état de charge Cb de la batterie sont effectuées de manière dynamique et elles sont récupérées par l'unité de contrôle 19.Preferably, the data concerning the temperature Tb and the state of charge Cb are transmitted to the control unit 19 in a continuous manner. The measurements of the temperature Tb and / or the state of charge Cb of the battery are carried out dynamically and they are recovered by the control unit 19.
Les mesures de la température Tb et/ou l'état de charge de la batterie 11 peuvent être réalisées de manière séquentielle. Autrement dit, ces mesures sont effectuées dans un ordre établi, par exemple, après la réalisation d'une étape du procédé ou encore après l'écoulement d'un laps de temps prédéfini.30 Avantageusement, l'unité de contrôle 19 ordonne au système de gestion thermique 13 d'activer les refroidisseurs 15 lorsque la température Tb de la batterie 11 est comprise entre une première valeur seuil T, et une première valeur critique Tc supérieure à la première valeur seuil T,.The measurements of the temperature Tb and / or the state of charge of the battery 11 can be carried out sequentially. In other words, these measurements are performed in an established order, for example after the completion of a process step or after the lapse of a predefined time period. Advantageously, the control unit 19 orders the system thermal management 13 to activate the chillers 15 when the temperature Tb of the battery 11 is between a first threshold value T, and a first critical value Tc greater than the first threshold value T ,.
Comme illustré à la figure 2, lorsque la température Tb satisfait ces conditions, un premier mode de fonctionnement M1 est défini. Selon le mode de fonctionnement Ml, les refroidisseurs 15 sont alimentés par au moins la première source 14 d'énergie électrique intermittente. Pendant le premier mode de fonctionnement Ml, la batterie 11 a comme priorité l'alimentation du dispositif électrique 12 en énergie. Par ailleurs, si la batterie 11 est suffisamment chargée de manière à pouvoir alimenter correctement le dispositif électrique 12 et à délivrer une certaine quantité d'énergie électrique en plus, dans ces conditions, la batterie peut avantageusement alimenter en outre les refroidisseurs 15. De ce fait, la batterie peut être rapidement refroidie.As illustrated in FIG. 2, when the temperature Tb satisfies these conditions, a first operating mode M1 is defined. According to the operating mode Ml, the coolers 15 are powered by at least the first source 14 of intermittent electrical energy. During the first operating mode M1, the battery 11 has as priority the power supply of the electrical device 12. Moreover, if the battery 11 is sufficiently charged so as to be able to supply the electrical device 12 correctly and to deliver a certain amount of additional electrical energy, under these conditions, the battery can advantageously also supply the chillers 15. Of this In fact, the battery can be quickly cooled.
Le procédé d'utilisation du système autonome 10 permet la gestion de la température Tb de la batterie 11 et de son état de charge Cb, ainsi que l'optimisation de l'utilisation de l'énergie de la première source 14. La gestion de ces trois facteurs, permet une utilisation sécurisée de la batterie tout en évitant le vieillissement accéléré de la batterie, notamment une batterie de type lithium ion. Il est connu que les performances d'une batterie sont améliorées avec l'augmentation de la température puisque les processus de diffusion et de conduction ionique sont favorisés dans les réactions électrochimiques.The method of using the autonomous system 10 allows the management of the temperature Tb of the battery 11 and its state of charge Cb, as well as the optimization of the use of the energy of the first source 14. these three factors, allows a safe use of the battery while avoiding accelerated aging of the battery, including a lithium ion type battery. It is known that the performance of a battery is improved with increasing temperature since the diffusion and ionic conduction processes are favored in the electrochemical reactions.
Cependant, une augmentation de la température de fonctionnement de la batterie accélère également le phénomène de vieillissement.However, an increase in the operating temperature of the battery also accelerates the aging phenomenon.
Le procédé vise notamment à maintenir la batterie, dans un mode de fonctionnement normal Mnor. Autrement dit, on vise à maintenir la température Tb de la batterie 11 inférieure à T, et de préférence dans une gamme idéale de températures de fonctionnement [Tmin, T,] : la température Tb est comprise entre une valeur minimum Tm, et la première valeur seuil T, supérieure à la valeur minimum Tmin. Cette gamme idéale de températures de fonctionnement est généralement déterminée par le fabricant de la batterie 11. La valeur minimum Tm, et la première valeur seuil T,, peuvent également être déterminées après une série de test. De préférence, lorsque la température Tb de la batterie 11 est inférieure à T, et de préférence comprise dans cette gamme idéale [Tmin, T8], la gestion thermique de la batterie 11 n'est pas nécessaire. Autrement dit, les refroidisseurs 15 sont désactivés lorsque la température de la batterie Tb est comprise entre la valeur minimum Tmin et la première valeur seuil T,. Ainsi, l'énergie électrique de la batterie 11 et/ou de la première source 14 n'est pas gaspillée pour remplir une fonction inutile dans ces conditions.The method aims in particular to maintain the battery in a normal operating mode Mnor. In other words, it is intended to maintain the temperature Tb of the battery 11 lower than T, and preferably in an ideal range of operating temperatures [Tmin, T,]: the temperature Tb is between a minimum value Tm, and the first threshold value T, greater than the minimum value Tmin. This ideal range of operating temperatures is generally determined by the manufacturer of the battery 11. The minimum value Tm, and the first threshold value T ,, may also be determined after a series of tests. Preferably, when the temperature Tb of the battery 11 is less than T, and preferably included in this ideal range [Tmin, T8], the thermal management of the battery 11 is not necessary. In other words, the coolers 15 are deactivated when the temperature of the battery Tb is between the minimum value Tmin and the first threshold value T 1. Thus, the electrical energy of the battery 11 and / or the first source 14 is not wasted to perform a useless function under these conditions.
Le procédé vise également à éviter que la température de la batterie dépasse la première valeur critique Tc. Cette valeur critique correspond généralement à une température seuil au-delà de laquelle la batterie 11 risque une dégradation irréversible, par exemple la batterie risque un phénomène d'emballement thermique.The method also aims at preventing the temperature of the battery from exceeding the first critical value Tc. This critical value generally corresponds to a threshold temperature beyond which the battery 11 risks irreversible degradation, for example the battery risks a thermal runaway phenomenon.
A titre d'exemple, dans une batterie lithium ion, lorsque la température avoisine ou dépasse la température critique d'emballement thermique, l'électrolyte solide peut fondre et/ou la surface de l'électrode négative peut se dissoudre ou se délaminer. Selon la composition de l'électrolyte, cela peut provoquer un contact direct entre les électrodes, générant ainsi une réaction fortement exothermique. Cette réaction peut détruire la batterie ou même provoquer son explosion menaçant ainsi l'intégrité physique de son utilisateur ou des dispositifs et du matériel situés à proximité de la batterie. En effet, selon l'article scientifique « Thermal Modeling of Automotive Lithium Ion Cells using the Finite Elements Method in Modelica » de Imke Krüger et al. publié dans « Proceedings 7th Modelica Conference, Como, Italy, Sep. 20-22, 2009 », la réduction de la durée de vie d'une batterie peut atteindre jusqu'à 50% pour une augmentation de la température moyenne de fonctionnement de 10 ° C. Selon cet article, une batterie au lithium ion risque un emballement thermique à des températures supérieures à 70 °C, et la gamme de température idéale est comprise entre 25 et 30 °C ou exceptionnellement entre 25 et 40 °C. Préférentiellement, la valeur minimum Tm, est égale à 0 °C, la première valeur seuil T, est égale à 35 °C, et la première valeur critique Tc est égale à 70 °C. De manière encore plus préférentielle, la valeur minimum Tm, est égale à 5 °C, la première valeur seuil T, est égale à 30 °C, et la première valeur critique Tc est égale à 65 °C.For example, in a lithium ion battery, when the temperature approaches or exceeds the critical temperature of thermal runaway, the solid electrolyte may melt and / or the surface of the negative electrode may dissolve or delaminate. Depending on the composition of the electrolyte, this can cause direct contact between the electrodes, thus generating a strongly exothermic reaction. This reaction can destroy the battery or even cause it to explode, threatening the physical integrity of the user or devices and equipment near the battery. Indeed, according to the scientific article "Thermal Modeling of Automotive Lithium Ion Cells Using the Finite Elements Method in Model" by Imke Krüger et al. published in "Proceedings 7th Modelica Conference, Como, Italy, Sep. 20-22, 2009 ", the battery life reduction can reach up to 50% for an increase in the average operating temperature of 10 ° C. According to this article, a lithium ion battery risks a Thermal runaway at temperatures above 70 ° C, and the ideal temperature range is between 25 and 30 ° C or exceptionally between 25 and 40 ° C. Preferably, the minimum value Tm, is equal to 0 ° C, the first threshold value T, is equal to 35 ° C, and the first critical value Tc is equal to 70 ° C. Even more preferably, the minimum value Tm is equal to 5 ° C, the first threshold value T is equal to 30 ° C, and the first critical value Tc is equal to 65 ° C.
Selon un mode de réalisation avantageux, la valeur minimum Tmin, la première valeur seuil T,, et la première valeur critique Tc sont ajustables. Par exemple, ces valeurs de températures peuvent être ajustées en fonction de l'âge et/ou l'état de santé de la batterie 11. Avantageusement, la valeur minimum Tmin, la première valeur seuil T,, et la première valeur critique Tc dépendent de l'âge et/ou l'état de santé, autrement dit de l'état de vieillissement de la batterie 11. Bien entendu, l'homme du métier pourra adapter les différentes valeurs Tmin, T, et Tc en fonction des caractéristiques de la batterie 11 et de son type, et en fonction du niveau de sécurité qu'on voudra assurer au système autonome 10.According to an advantageous embodiment, the minimum value Tmin, the first threshold value T ,, and the first critical value Tc are adjustable. For example, these temperature values can be adjusted according to the age and / or the state of health of the battery 11. Advantageously, the minimum value Tmin, the first threshold value T ,, and the first critical value Tc depend on of age and / or the state of health, that is to say the state of aging of the battery 11. Of course, the skilled person can adapt the different values Tmin, T, and Tc depending on the characteristics of the battery 11 and of its type, and according to the level of security that one will want to ensure to the autonomous system 10.
Le procédé comporte en outre, une étape dans laquelle on définit un deuxième mode de fonctionnement M2 lorsque la température de la batterie Tb est supérieure ou égale à la première valeur critique Tc et lorsque l'état de charge de la batterie Cb est supérieur à une deuxième valeur seuil C. Selon le mode de fonctionnement M2, l'unité de contrôle 19 ordonne au système de gestion thermique 13 d'activer les refroidisseurs 15, qui sont alimentés au moins par la batterie 11.The method further comprises a step in which a second mode of operation M2 is defined when the temperature of the battery Tb is greater than or equal to the first critical value Tc and when the state of charge of the battery Cb is greater than one. second threshold value C. According to the operating mode M2, the control unit 19 orders the thermal management system 13 to activate the coolers 15, which are powered at least by the battery 11.
Autrement dit, le procédé d'utilisation du système autonome comporte une étape d'activation des refroidisseurs 15, alimentés en énergie électrique par au moins la batterie 11, lorsque la température de la batterie Tb est supérieure ou égale à la première valeur critique Tc et lorsque l'état de charge de la batterie Cb est supérieure à une deuxième valeur seuil C. Pendant le deuxième mode de fonctionnement M2, la priorité est donnée à l'abaissement de la température Tb de la batterie 11 afin d'éviter le phénomène d'emballement thermique. Ainsi, les refroidisseurs 15 sont avantageusement alimentés et par la batterie 11 et par la première source 14 afin d'abaisser le plus rapidement possible la température Tb de la batterie 11 et de s'éloigner de la première valeur critique Tc. Préférentiellement, la deuxième valeur seuil Cs correspond à un état de charge de la batterie 11 en dessous duquel une charge de la batterie 11 est recommandée. Autrement dit, lorsque l'état de charge de la batterie 11 est inférieur à la valeur seuil Cs, la batterie 11 est dans un état déchargé. De manière préférentielle, la deuxième valeur seuil Cs est comprise entre 10 et 20 % de l'état de charge totale de la batterie 11. Cs correspond en outre à un seuil au-dessus duquel, l'autodécharge ne dégrade pas la batterie et l'application alimentée par la batterie est en mesure de fonctionner.In other words, the method of using the autonomous system comprises a step of activating the chillers 15, supplied with electrical energy by at least the battery 11, when the temperature of the battery Tb is greater than or equal to the first critical value Tc and when the state of charge of the battery Cb is greater than a second threshold value C. During the second mode of operation M2, the priority is given to the lowering of the temperature Tb of the battery 11 in order to avoid the phenomenon of thermal runaway. Thus, the coolers 15 are advantageously powered by the battery 11 and the first source 14 to lower as quickly as possible the temperature Tb of the battery 11 and move away from the first critical value Tc. Preferentially, the second threshold value Cs corresponds to a state of charge of the battery 11 below which a charge of the battery 11 is recommended. In other words, when the state of charge of the battery 11 is lower than the threshold value Cs, the battery 11 is in an unloaded state. Preferably, the second threshold value Cs is between 10 and 20% of the total state of charge of the battery 11. Cs also corresponds to a threshold above which the self-discharge does not degrade the battery and the battery. application powered by the battery is able to operate.
Par ailleurs, selon un autre mode de réalisation avantageux, on définit également une deuxième valeur critique Cc de l'état de charge de la batterie 11 correspondant préférentiellement à un état dans lequel la batterie 11 est totalement chargée ou quasi-chargée. Autrement dit, la deuxième valeur critique Cc de l'état de charge de la batterie 11 est sensiblement égale à une valeur comprise entre 90 % et 100 % de l'état de charge totale de la batterie 11.Furthermore, according to another advantageous embodiment, a second critical value Cc of the state of charge of the battery 11 is also defined, preferably corresponding to a state in which the battery 11 is fully charged or quasi-charged. In other words, the second critical value Cc of the state of charge of the battery 11 is substantially equal to a value between 90% and 100% of the total state of charge of the battery 11.
Selon un mode de réalisation avantageux, la deuxième valeur seuil Cs, et la deuxième valeur critique Cc sont ajustables. Par exemple, ces valeurs de l'état de charge de la batterie 11 peuvent être ajustées en fonction de l'âge de la batterie 11, de son type et de ses caractéristiques. Avantageusement, la deuxième valeur seuil Cs dépend de l'âge, autrement dit de l'état de vieillissement de la batterie 11. Bien entendu, l'homme du métier pourra également adapter les différentes valeurs Cc et Cs en fonction de l'utilisation de la source 14 et du dispositif 12, en fonction du niveau de sécurité affecté au système autonome 10, et en fonction des caractéristiques de la batterie 11 et de son type. Le procédé d'utilisation du système autonome 10 permet de manière avantageuse d'assurer une sécurité optimale à la batterie 11 et de ce fait au système autonome 10, notamment lorsque la température de la batterie est supérieure à la première valeur critique Tc. Rappelons que le risque d'emballement thermique d'une batterie est d'autant plus grand que son état de charge est important à une température donnée. Lorsque le système autonome 10 fonctionne selon le deuxième mode M2, la batterie 11 alimente avantageusement les refroidisseurs 15 activés. Ainsi, le procédé d'utilisation permet d'abaisser en même temps la température Tb et 302 809 8 14 l'état de charge Cb de la batterie. Cette action simultanée visant la température Tb et l'état de charge Cb de la batterie 11 permet de manière avantageuse d'éviter le phénomène d'emballement thermique, et de ramener le système autonome 10 vers le premier mode de fonctionnement Ml, puis 5 préférentiellement de stabiliser le système 10 dans le mode normal Mnor. Ainsi, le procédé réduit avantageusement le vieillissement accéléré de la batterie 11, et optimise l'utilisation de l'énergie produite par la première source 14 d'énergie électrique intermittente. 10 Généralement, pour abaisser l'état de charge d'une batterie dans des systèmes de gestion de batterie conventionnels, la batterie est complétement vidée en la connectant à une résistance. L'utilisation d'une résistance engendre une augmentation de la température par effet joule, ce qui est contre productif pour éviter le risque d'emballement thermique et le 15 vieillissement accéléré de la batterie. En outre, la batterie se retrouve totalement déchargée, et elle ne peut assurer aucune fonction. Le procédé d'utilisation astucieux décrit ci-dessus permet de remédier à ces inconvénients. En effet, le procédé permet une décharge progressive de la batterie pour éviter une augmentation de sa température, de plus la 20 décharge de la batterie est avantageusement utile puisqu'elle contribue au refroidissement de la batterie. En outre, l'alimentation des refroidisseurs 15 par la batterie 11, notamment en plus de l'alimentation par la première source 14, permet d'augmenter la 25 quantité d'énergie reçue par les refroidisseurs 15. Les refroidisseurs 15 peuvent alors fournir une énergie calorifique plus importante. Ainsi, la batterie 11 est rapidement refroidie, et le risque d'emballement thermique est rapidement évité. De ce fait, la sécurité du système autonome est avantageusement assurée et une partie de l'énergie stockée dans la batterie 30 11 peut être conservée pour assurer une alimentation minimum pour le fonctionnement du dispositif électronique 12.According to an advantageous embodiment, the second threshold value Cs and the second critical value Cc are adjustable. For example, these values of the state of charge of the battery 11 can be adjusted according to the age of the battery 11, its type and its characteristics. Advantageously, the second threshold value Cs depends on the age, in other words on the state of aging of the battery 11. Of course, the person skilled in the art will also be able to adapt the different values Cc and Cs according to the use of the source 14 and the device 12, depending on the level of security assigned to the autonomous system 10, and depending on the characteristics of the battery 11 and its type. The method of using the autonomous system 10 advantageously ensures optimum security to the battery 11 and thus to the autonomous system 10, especially when the temperature of the battery is higher than the first critical value Tc. Recall that the risk of thermal runaway of a battery is even greater than its state of charge is important at a given temperature. When the autonomous system 10 operates according to the second mode M2, the battery 11 advantageously supplies the activated coolers 15. Thus, the method of use makes it possible to lower at the same time the temperature Tb and the charge state Cb of the battery. This simultaneous action aimed at the temperature Tb and the state of charge Cb of the battery 11 advantageously makes it possible to avoid the phenomenon of thermal runaway, and to bring the autonomous system 10 back to the first mode of operation M1, then preferentially to stabilize the system 10 in the normal Mnor mode. Thus, the method advantageously reduces the accelerated aging of the battery 11, and optimizes the use of the energy produced by the first source 14 of intermittent electrical energy. Generally, to lower the state of charge of a battery in conventional battery management systems, the battery is completely drained by connecting it to a resistor. The use of a resistor causes an increase in temperature by joule effect, which is counterproductive to avoid the risk of thermal runaway and accelerated aging of the battery. In addition, the battery is completely discharged, and it can not perform any function. The clever use method described above overcomes these disadvantages. Indeed, the method allows a progressive discharge of the battery to avoid an increase in its temperature, plus the discharge of the battery is advantageously useful since it contributes to the cooling of the battery. In addition, the supply of the coolers 15 by the battery 11, in particular in addition to the supply by the first source 14, increases the amount of energy received by the coolers 15. The coolers 15 can then provide a more heat energy. Thus, the battery 11 is rapidly cooled, and the risk of thermal runaway is quickly avoided. As a result, the security of the autonomous system is advantageously ensured and part of the energy stored in the battery 11 can be conserved to provide a minimum supply for the operation of the electronic device 12.
Selon un mode de réalisation avantageux, le système de gestion thermique 13 comporte également un dispositif d'échauffement 16 de la batterie 11. Le dispositif d'échauffement 16 peut comporter une résistance chauffante ou des dispositifs thermoélectriques. Le dispositif 16 peut être placé dans la batterie 11 ou à proximité de celle-ci. En effet, pour une batterie notamment une batterie au lithium ion, à basses températures, autrement dit à une température inférieure à 0 °C et notamment inférieure à -10 °C, son impédance interne augmente et la mobilité des porteurs diminue. De ce fait, la capacité à courant élevé de la batterie 11 est limitée. De plus, la plupart des fabricants des batteries interdisent la charge de la batterie si sa température est inférieure à une limite prédéfinie, puisque la charge de la batterie dans ces conditions peut l'endommager. Ainsi, lorsque la température de la batterie Tb est inférieure à la valeur minimum Tmin, le dispositif d'échauffement 16 est avantageusement activé pour faire augmenter la température Tb de la batterie 11. Ce mode de réalisation définit un troisième mode de fonctionnement M3, et il permet de palier les inconvénients cités ci-dessus. Selon un perfectionnement, le procédé comporte une étape dans laquelle le dispositif électronique 12 est déconnecté de la batterie 11, lorsque le système autonome fonctionne selon le deuxième mode de fonctionnement M2. Autrement dit, la batterie 11 n'alimente plus le dispositif électronique 12 et consacre toute son énergie au système de gestion thermique 13, notamment aux refroidisseurs 15.According to an advantageous embodiment, the thermal management system 13 also comprises a heating device 16 of the battery 11. The heating device 16 may comprise a heating resistor or thermoelectric devices. The device 16 may be placed in or near the battery 11. Indeed, for a battery including a lithium ion battery, at low temperatures, that is to say at a temperature below 0 ° C and especially below -10 ° C, its internal impedance increases and carrier mobility decreases. As a result, the high current capacity of the battery 11 is limited. In addition, most battery manufacturers prohibit charging the battery if its temperature is below a predefined limit, since charging the battery in these conditions can damage it. Thus, when the temperature of the battery Tb is lower than the minimum value Tmin, the heating device 16 is advantageously activated to increase the temperature Tb of the battery 11. This embodiment defines a third mode of operation M3, and it makes it possible to overcome the disadvantages mentioned above. According to an improvement, the method comprises a step in which the electronic device 12 is disconnected from the battery 11, when the autonomous system operates according to the second mode of operation M2. In other words, the battery 11 no longer supplies the electronic device 12 and devotes all its energy to the thermal management system 13, in particular to the coolers 15.
Ainsi, une énergie calorifique plus importante est avantageusement fournie par les refroidisseurs 15, permettant ainsi un refroidissement rapide et 302 809 8 16 efficace de la batterie 11. La sécurité de la batterie 11 est assurée et un retour au mode de fonctionnement normal Mnor s'effectue de manière rapide. 5 Selon une variante, lorsque la température de la batterie Tb est supérieure ou égale à la première valeur critique Tc et lorsque l'état de charge de la batterie Cb est inférieure ou égale à la deuxième valeur seuil Cs, l'unité de contrôle 19 active les refroidisseurs 15, mais en même temps déconnecte la batterie 11 des refroidisseurs 15. Les refroidisseurs 15 sont ainsi alimentés 10 exclusivement par la première source 14. L'énergie stockée dans la batterie 11 ne contribue pas à l'alimentation des refroidisseurs 15 dans ces conditions. Ainsi, la batterie 11 peut conserver avantageusement son énergie pour une éventuelle mise en marche du 15 dispositif électronique 12. Le procédé permet également d'éviter une sollicitation intensive de la batterie afin qu'elle n'atteigne pas un niveau de décharge profonde pouvant dégrader la batterie 11. De plus, bien que la température de la batterie 11 soit élevée, son état de charge est assez bas (Cb <= Cs) ce qui réduit le risque d'emballement thermique. 20 Par ailleurs, lorsque le système autonome 10 fonctionne selon le premier mode de fonctionnement Ml, la première source 14 répartit avantageusement son énergie en fonction de l'état de charge Cb de la batterie 11. En fait, lorsque l'état de charge de la batterie Cb est supérieur ou 25 égale à la deuxième valeur critique Cc, la première source 14 d'énergie électrique intermittente est préférentiellement déconnectée de la batterie 11. Lorsque l'état de charge Cb est compris entre Cs et Cc, la première source 14 charge avantageusement la batterie 11 si elle est en mesure d'alimenter efficacement les refroidisseurs 15 qui sont prioritaires dans le mode Ml, et la 30 batterie 11. En outre, la première source 14 d'énergie électrique intermittente 302 809 8 17 charge la batterie 11 lorsque l'état de charge de la batterie Cb est inférieur à la deuxième valeur seuil C. De plus, lorsque le système autonome 10 fonctionne selon le mode de 5 fonctionnement normal Mnor, et que l'état de charge de la batterie Cb est inférieur à la deuxième valeur seuil Cs, la première source 14 d'énergie électrique intermittente charge la batterie 11. Préférentiellement, la première source 14 d'énergie électrique intermittente est déconnectée de la batterie 11 lorsque l'état de charge de la batterie Cb est supérieur ou égale à la 10 deuxième valeur critique C. Dans ce cas, Cc peut être considérée comme le seuil de fin de charge, autrement dit, lorsque ce seuil est atteint la batterie est considérée comme pleinement chargée. Les modes de fonctionnements décrits dans le paragraphe précèdent, 15 permettent de manière avantageuse d'optimiser l'utilisation de l'énergie fournie par la première source 14, soit en la réservant exclusivement aux refroidisseurs 15, soit en la partageant entre les refroidisseurs 15 et la batterie 11, si cette dernière est dans un état nécessitant une recharge. 20 Par ailleurs, lorsque la première source 14 d'énergie électrique intermittente est épuisée, autrement dit, elle n'est pas en mesure de fournir une énergie électrique, l'unité de contrôle 19 envisage des actions différentes. Le procédé d'utilisation permet avantageusement de s'adapter à l'imprévisibilité de l'alimentation par une source d'énergie électrique intermittente. Ainsi, lorsque 25 la température de la batterie Tb est supérieure ou égale à la première valeur critique Tc et que l'état de charge de la batterie Cb est supérieure à la deuxième valeur seuil Cs, les refroidisseurs 15 sont activés et ils sont alimentés par la batterie 11. Bien que la première source 14 ne soit pas disponible, les refroidisseurs 15 sont activés et alimentés par la batterie 11 30 puisqu'elle se trouve dans un état défavorable avec risque de vieillissement prématuré voire même d'emballement thermique. De ce fait, la priorité est donnée à la sécurisation de la batterie 11 en la refroidissant et en abaissant son état de charge par activation et alimentation des refroidisseurs 15. De manière avantageuse, un modèle prévisionnel de la quantité d'énergie électrique pouvant être fourni par la première source 14 peut être utilisé par l'unité de contrôle 19 afin de mieux gérer l'état de charge et la température de la batterie 11 ainsi que l'optimisation de l'utilisation de l'énergie fournie par la première source 14.Thus, a greater heat energy is advantageously provided by the coolers 15, thus allowing rapid and efficient cooling of the battery 11. The safety of the battery 11 is ensured and a return to the normal operating mode Mnor s' performs quickly. According to a variant, when the temperature of the battery Tb is greater than or equal to the first critical value Tc and when the state of charge of the battery Cb is less than or equal to the second threshold value Cs, the control unit 19 activates the chillers 15, but at the same time disconnects the battery 11 from the chillers 15. The chillers 15 are thus supplied exclusively by the first source 14. The energy stored in the battery 11 does not contribute to the supply of the chillers 15 in These conditions. Thus, the battery 11 can advantageously conserve its energy for a possible start-up of the electronic device 12. The method also makes it possible to avoid an intensive solicitation of the battery so that it does not reach a deep discharge level that can degrade the battery 11. In addition, although the temperature of the battery 11 is high, its state of charge is quite low (Cb <= Cs) which reduces the risk of thermal runaway. Furthermore, when the autonomous system 10 operates according to the first operating mode M1, the first source 14 advantageously distributes its energy as a function of the state of charge Cb of the battery 11. In fact, when the state of charge of the battery Cb is greater than or equal to the second critical value Cc, the first source 14 of intermittent electrical energy is preferably disconnected from the battery 11. When the state of charge Cb is between Cs and Cc, the first source 14 advantageously charges the battery 11 if it is able to effectively power the coolers 15 which are priority in the Ml mode, and the battery 11. In addition, the first source 14 of intermittent electrical energy 302 809 8 17 charges the battery 11 when the state of charge of the battery Cb is lower than the second threshold value C. Moreover, when the autonomous system 10 operates in the normal operating mode Mnor, e t that the state of charge of the battery Cb is lower than the second threshold value Cs, the first source 14 of intermittent electrical energy charges the battery 11. Preferably, the first source 14 of intermittent electrical energy is disconnected from the battery 11 when the state of charge of the battery Cb is greater than or equal to the second critical value C. In this case, Cc can be considered as the end of charge threshold, in other words, when this threshold is reached the battery is considered fully loaded. The operating modes described in the preceding paragraph advantageously make it possible to optimize the use of the energy supplied by the first source 14, either by reserving it exclusively for the coolers 15 or by sharing it between the coolers 15 and the battery 11, if the latter is in a state requiring recharging. On the other hand, when the first source 14 of intermittent electrical energy is exhausted, that is, it is not able to supply electrical energy, the control unit 19 envisages different actions. The method of use advantageously makes it possible to adapt to the unpredictability of the supply by a source of intermittent electrical energy. Thus, when the temperature of the battery Tb is greater than or equal to the first critical value Tc and the state of charge of the battery Cb is greater than the second threshold value Cs, the coolers 15 are activated and they are powered by 11. Although the first source 14 is not available, the chillers 15 are activated and powered by the battery 11 since it is in an unfavorable state with risk of premature aging or even thermal runaway. Therefore, the priority is given to the security of the battery 11 by cooling and lowering its state of charge by activation and power chillers 15. Advantageously, a predictive model of the amount of electrical energy can be provided by the first source 14 can be used by the control unit 19 to better manage the state of charge and the temperature of the battery 11 and the optimization of the use of the energy supplied by the first source 14 .
Par exemple, lorsque la première source 14 est une source d'énergie photovoltaïque, un modèle prévisionnel d'irradiation peut être utilisé pour prévoir la quantité d'énergie que les panneaux solaires peuvent fournir. Avantageusement, ce modèle prévisionnel peut être couplé à un modèle météorologique configuré pour prévoir la température ambiante au contact de la batterie, ainsi que le degré de sollicitation de la batterie par une éventuelle mise en marche du dispositif électronique 12. En connaissant les besoins du dispositif électrique 12, d'un point de vue énergie électrique, le procédé d'utilisation du système 10 est avantageusement en mesure de gérer à la fois, l'état de charge Cb de la batterie 11 pour ne charger que si besoin, et la température Tb de la batterie 11 comme décrit ci-dessus. Ainsi, le procédé évite les deux principales causes de vieillissement de la batterie.For example, when the first source 14 is a source of photovoltaic energy, an irradiation forecasting model can be used to predict the amount of energy that the solar panels can provide. Advantageously, this predictive model can be coupled to a weather model configured to predict the ambient temperature in contact with the battery, as well as the degree of solicitation of the battery by a possible start of the electronic device 12. Knowing the needs of the device 12, from the point of view of electrical energy, the method of use of the system 10 is advantageously able to manage both, the state of charge Cb of the battery 11 to charge only if necessary, and the temperature Tb of the battery 11 as described above. Thus, the method avoids the two main causes of aging of the battery.
Les règles de gestion et d'utilisation du procédé décrites ci-dessus peuvent être appliquées à différents systèmes autonomes avec des objectifs et des niveaux de sécurité différents. De manière avantageuse, en fonction de la température Tb et de l'état de charge Cb de la batterie et de la disponibilité de l'énergie électrique de la première source 14, l'unité de contrôle 19 gère à la fois la batterie 11, la première source 14 et les refroidisseurs 15 selon la matrice de décision représentée dans le tableau 1. Cette matrice de décision représente les actions menées par l'unité de contrôle 19 pour les différents modes de réalisations décrits ci-dessus, et des cas de figures supplémentaires qui peuvent être rencontrés. Tb Cb IS décision Tb Tmin Cb Cs I > 0 Is/b > 0 et Isigt > 0 s Tb Tmin ] Cs , Cc[ Isib = 0 et Is = Is/gt Tb Tmin Cb Cc Is = Is/gt et Ibigt> 0 ]Tmin T8] Cb Cs Is/gt = lb/gt = 0 et Is =ls/b Fmin , T8] ] Cs , C[ Is/gt = Ibigt = 0 et Is =ls/b ]Tmin , Ts ] Cb Cc Is/gt = lb/gt = 0 ]Ts , Tc[ Cb Cs Is/gt > 0 et Isib > 0 ]Ts , Tc[ ] Cs , Cc[ lm, 0 , Isigt>0 et Ibigt 0 ]Ts Tc[ Cb Cc Isib = 0 et Is = Is/gt et lb = lb/gt Tb T, Cb Cs Is = Is/gt Tb T, ] Cs , Cc[ Is = Is/gt et lb = lb/gt Tb T, Cb Cc Is = Is/gt et lb = lb/gt Tb Tmin Cb Cs Is = 0 lb/gt = 0 Tb Tmin ]C8 , Cc[ lb/gt > 0 Tb Tmin Cb Cc lb/gt > 0 ]Tmin Ts ] Cb Cs lb/gt = 0 Fmin , Ts ] ] Cs , Cc[ lb/gt = 0 ]Tmin , Ts ] Cb Cc lb/gt = 0 ]T5, Tc[ Cb Cs lb/gt = 0 ]T , Tc[ ] Cs , Cc[ lb/gt 0 ]T Tc[ Cb Cc lb = lb/gt Tb T, Cb Cs lb/gt = 0 Tb T, ] Cs , Cc[ lb = lb/gt Tb T, Cb Cc lb = lb/gt Tableau 1 Dans le tableau 1, le paramètre Is définit l'intensité du courant délivré par la première source 14. On entend par Is = 0, que la première source 14 d'énergie électrique intermittente n'est pas en mesure de fournir une énergie électrique, autrement dit, elle est épuisée. On entend par Is > 0 que la première source 14 est fonctionnelle et qu'elle peut délivrer une énergie électrique à la batterie 11 et/ou au système de gestion thermique 13. Ist et Isigt définissent les intensités de courant délivrés par la première source 14 respectivement à la batterie 11 et au système de gestion thermique 13.The rules for managing and using the method described above can be applied to different autonomous systems with different objectives and levels of security. Advantageously, as a function of the temperature Tb and the state of charge Cb of the battery and the availability of the electric power of the first source 14, the control unit 19 manages both the battery 11, the first source 14 and the coolers 15 according to the decision matrix shown in Table 1. This decision matrix represents the actions carried out by the control unit 19 for the various embodiments described above, and the cases of FIG. additional information that may be encountered. Tb Cb IS decision Tb Tmin Cb Cs I> 0 Is / b> 0 and Isigt> 0 s Tb Tmin] Cs, Cc [Isib = 0 and Is = Is / gt Tb Tmin Cb Cc Is = Is / gt and Ibigt> 0 ] Tmin T8] Cb Cs Is / gt = lb / gt = 0 and Is = ls / b Fmin, T8]] Cs, C [Is / gt = Ibigt = 0 and Is = ls / b] Tmin, Ts] Cb Cc Is / gt = lb / gt = 0] Ts, Tc [Cb Cs Is / gt> 0 and Isib> 0] Ts, Tc [] Cs, Cc [lm, 0, Isigt> 0 and Ibigt 0] Ts Tc [Cb Cc Isib = 0 and Is = Is / gt and lb = lb / gt Tb T, Cb Cs Is = Is / gt Tb T,] Cs, Cc [Is = Is / gt and lb = lb / gt Tb T, Cb Cc Is = Is / gt and lb = lb / gt Tb Tmin Cb Cs Is = 0 lb / gt = 0 Tb Tmin] C8, Cc [lb / gt> 0 Tb Tmin Cb Cc lb / gt> 0] Tmin Ts] Cb Cs lb / gt = 0 Fmin, Ts]] Cs, Cc [lb / gt = 0] Tmin, Ts] Cb Cc lb / gt = 0] T5, Tc [Cb Cs lb / gt = 0] T, Tc [] Cs , Cc [lb / gt 0] T Tc [Cb Cc lb = lb / gt Tb T, Cb Cs lb / gt = 0 Tb T,] Cs, Cc [lb = lb / gt Tb T, Cb Cc lb = lb / gt Table 1 In Table 1, the parameter Is defines the intensity of the current delivered by the first source 14. Is meant by Is = 0, that the first source 14 intermittent electrical energy is not able to provide electrical energy, that is, it is exhausted. Is> 0 means that the first source 14 is functional and can deliver electrical energy to the battery 11 and / or thermal management system 13. Ist and Isigt define the current intensities delivered by the first source 14 respectively to the battery 11 and the thermal management system 13.
Préférentiellement, la première source ne fournit que la batterie 11 et le système 13. Ainsi, on a la relation suivante : Is = Is,i + Is/gt (1) Dans le tableau 1, on entend par Isib > 0 ou Isigt > 0 que la première source 14 fournit en énergie électrique respectivement, la batterie 11 pour la charger, ou le système de gestion thermique 13 pour activer soit les refroidisseurs 15 soit le dispositif d'échauffement 16. Is/b 0 indique que la première source 14 peut charger la batterie 11, si la première source 14 est en mesure d'alimenter correctement le système de gestion 13 (les refroidisseurs 15) qui est prioritaire, et la batterie 11 qui l'est moins. De plus, Is/b = 0 indique que la batterie 11 est déconnectée de la première source 14. On entend par Is = Isigt , que toute l'énergie de la première source 14 sera consacrée au système de gestion 13 afin que les refroidisseurs 15 ou les dispositif d'échauffement 16 fournissent une énergie calorifique la plus importante possible. lb définit l'intensité du courant délivré par la batterie 11, Ibigt et lb/d définissent les intensités de courant délivrés par la batterie 11 respectivement au système de gestion thermique 13 et au dispositif électronique 12. Préférentiellement, la batterie 11 ne fournit que le système de gestion thermique 13 et le dispositif électronique 12. Ainsi, on a la relation suivante : lb = lb/gt lb/c1 (2) Dans le tableau 1, on entend par Ii gt > 0, que la batterie 11 alimente le système de gestion thermique 13, notamment les refroidisseurs 15 ou le dispositif d'échauffement 16. Par ailleurs, 1,/gt = 0 ou lugt = 0 indique que le système de gestion thermique 13 est déconnecté respectivement de la première source 14 ou de la batterie 11. Ibigt 0 indique que la batterie 11 peut alimenter les refroidisseurs 15, si elle est suffisamment chargée de manière à alimenter correctement le dispositif électrique 12 qui est prioritaire, et les refroidisseurs 15 qui le sont moins dans ce cas. En outre, lb = Ibigt indique que la batterie 11 fournit un maximum de courant électrique au système de gestion 13 afin que les refroidisseurs 15 ou les dispositif d'échauffement 16 fournisse une énergie calorifique la plus importante possible, et que la batterie 11 puisse se décharger rapidement de façon à éviter, notamment un emballement thermique. De manière générale, le système de gestion thermique 13 est configuré de sorte que si la température Tb de la batterie 11 atteint une température seuil, les refroidisseurs 15 sont alimentés exclusivement par la batterie 11 de manière à avoir rapidement un abaissement de la température Tb et de l'état de charge Cb de la batterie 11 (ici le mode de fonctionnement M2).Preferably, the first source only provides the battery 11 and the system 13. Thus, we have the following relation: Is = Is, i + Is / gt (1) In Table 1, Isib> 0 or Isigt> 0 that the first source 14 provides electrical energy respectively, the battery 11 to charge it, or the thermal management system 13 to activate either the chillers 15 or the heating device 16. Is / b 0 indicates that the first source 14 can charge the battery 11, if the first source 14 is able to properly supply the management system 13 (the chillers 15) which has priority, and the battery 11 which is less. In addition, Is / b = 0 indicates that the battery 11 is disconnected from the first source 14. Is = Isigt means that all the energy of the first source 14 will be devoted to the management system 13 so that the coolers 15 or the heating device 16 provide the largest possible heat energy. lb defines the intensity of the current delivered by the battery 11, Ibigt and lb / d define the current intensities delivered by the battery 11 respectively to the thermal management system 13 and the electronic device 12. Preferably, the battery 11 only provides the thermal management system 13 and the electronic device 12. Thus, we have the following relationship: lb = lb / gt lb / c1 (2) In Table 1, we mean by Ii gt> 0, that the battery 11 supplies the system thermal management system 13, in particular the coolers 15 or the heating device 16. Moreover, 1, / gt = 0 or lugt = 0 indicates that the thermal management system 13 is disconnected respectively from the first source 14 or the battery 11. Ibigt 0 indicates that the battery 11 can supply the chillers 15, if it is sufficiently charged so as to properly feed the electrical device 12 which is a priority, and the chillers 15 which are less so in this case. In addition, lb = Ibigt indicates that the battery 11 provides a maximum of electrical power to the management system 13 so that the coolers 15 or the heating device 16 provide the largest possible heat energy, and that the battery 11 can to discharge quickly in order to avoid, in particular a thermal runaway. In general, the thermal management system 13 is configured so that if the temperature Tb of the battery 11 reaches a threshold temperature, the coolers 15 are powered exclusively by the battery 11 so as to rapidly lower the temperature Tb and the state of charge Cb of the battery 11 (here the mode of operation M2).
De préférence le système de gestion est configuré de sorte que si la température Tb de la batterie 11 atteint une autre température seuil, les refroidisseurs 15 sont alimentés exclusivement par la source 14 car l'état de charge Cb de la batterie 11 est inférieur à la deuxième valeur seuil C, de manière à préserver l'état de charge de la batterie tout en abaissant la température. Avantageusement, le système de gestion thermique 13 est configuré de sorte que si la température Tb de la batterie 11 est entre une troisième température seuil et Tc, la troisième valeur seuil étant de préférence comprise entre T, et Tc, les refroidisseurs 15 sont alimentés par la batterie 11 et par la source 14 de manière à légèrement diminuer l'état de charge de la batterie 11 et avoir un maximum de puissance sur les refroidisseurs 15.Preferably the management system is configured so that if the temperature Tb of the battery 11 reaches another threshold temperature, the chillers 15 are fed exclusively by the source 14 because the state of charge Cb of the battery 11 is lower than the second threshold value C, so as to preserve the state of charge of the battery while lowering the temperature. Advantageously, the thermal management system 13 is configured so that if the temperature Tb of the battery 11 is between a third threshold temperature and Tc, the third threshold value preferably being between T 1 and Tc, the coolers 15 are powered by the battery 11 and the source 14 so as to slightly reduce the state of charge of the battery 11 and have a maximum power on the coolers 15.
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