FR3139913A1 - ACCURATE ESTIMATION OF THE MAXIMUM OPERATING POWER OF A VEHICLE CELL BATTERY - Google Patents
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Abstract
Un procédé d’estimation est mis en œuvre dans un véhicule comprenant une batterie cellulaire comportant N cellules ayant chacune une tension cellulaire, avec N ≥ 2. Ce procédé d’estimation comprend une étape (10-30) dans laquelle on estime la puissance maximale de fonctionnement de la batterie cellulaire en multipliant une puissance maximale primaire estimée par un coefficient de limitation estimé au moyen d’une fonction choisie et ayant un paramètre indépendant d’une température interne dans la batterie cellulaire et défini par un rapport entre une première différence, entre une tension cellulaire extrêmale des cellules et une tension limite d’usage, et une seconde différence, entre une tension de démarrage de limitation et cette tension limite d’usage. Figure 3An estimation method is implemented in a vehicle comprising a cellular battery comprising N cells each having a cellular voltage, with N ≥ 2. This estimation method comprises a step (10-30) in which the maximum power is estimated of operation of the cellular battery by multiplying an estimated primary maximum power by a limitation coefficient estimated by means of a chosen function and having a parameter independent of an internal temperature in the cellular battery and defined by a ratio between a first difference, between an extreme cellular voltage of the cells and a usage limit voltage, and a second difference, between a limiting start-up voltage and this usage limit voltage. Figure 3
Description
L’invention concerne les véhicules comprenant une batterie cellulaire rechargeable, et plus précisément l’estimation de la puissance maximale de fonctionnement d’une telle batterie cellulaire.The invention concerns vehicles comprising a rechargeable cellular battery, and more specifically the estimation of the maximum operating power of such a cellular battery.
Certains véhicules, éventuellement de type automobile, comprennent une batterie cellulaire rechargeable, généralement dite « principale » (ou de traction) du fait qu’elle est chargée d’alimenter électriquement un circuit électrique principal (parfois dit « haute tension ») auquel est connectée au moins une machine motrice électrique de leur groupe motopropulseur (ou GMP).Certain vehicles, possibly of the automobile type, include a rechargeable cellular battery, generally called "main" (or traction) because it is responsible for electrically powering a main electrical circuit (sometimes called "high voltage") to which is connected at least one electric motive machine of their powertrain (or GMP).
Dans certains des véhicules précités, on estime une puissance électrique maximale de fonctionnement de la batterie cellulaire pour éviter qu’elle ne fasse l’objet d’une sous-tension, d’une surtension ou d’une température excessive. En d’autres termes, dans chaque phase de décharge de la batterie cellulaire (principale) un calculateur de batterie (associé à cette dernière) estime la puissance électrique maximale que la batterie cellulaire est autorisée à fournir au circuit électrique principal, et dans chaque phase de recharge (ou « régénération ») de la batterie cellulaire (principale) ce calculateur de batterie estime la puissance électrique maximale que la batterie cellulaire est autorisée à recevoir du circuit électrique principal.In some of the aforementioned vehicles, a maximum operating electrical power of the cellular battery is estimated to prevent it from being subject to undervoltage, overvoltage or excessive temperature. In other words, in each phase of discharge of the (main) cellular battery, a battery calculator (associated with the latter) estimates the maximum electrical power that the cellular battery is authorized to provide to the main electrical circuit, and in each phase recharge (or “regeneration”) of the cellular (main) battery this battery calculator estimates the maximum electrical power that the cellular battery is allowed to receive from the main electrical circuit.
Cette puissance électrique maximale de fonctionnement est généralement une puissance maximale primaire (ou brute) qui est simplement estimée en fonction de la température interne de la batterie cellulaire et de l’état de charge (ou « state of charge ») de cette dernière. Dans ce cas, le calculateur de batterie comprend généralement une table de correspondance (ou cartographie) établissant une correspondance entre des couples de température interne et état de charge et des puissances maximales primaires.This maximum operating electrical power is generally a maximum primary (or raw) power which is simply estimated based on the internal temperature of the cellular battery and the state of charge (or “state of charge”) of the latter. In this case, the battery calculator generally includes a correspondence table (or map) establishing a correspondence between pairs of internal temperature and state of charge and primary maximum powers.
Afin de tenter d’empêcher que les tensions des cellules deviennent inférieures à une tension limite d’usage (ou « cut-off voltage »), il a été proposé de limiter la puissance maximale primaire estimée en la multipliant par un coefficient de limitation dont la valeur varie entre zéro et un. Cette technique de limitation est appelée en anglais « derating ».In order to try to prevent cell voltages from becoming lower than a usage limit voltage (or “cut-off voltage”), it has been proposed to limit the estimated maximum primary power by multiplying it by a limitation coefficient including the value varies between zero and one. This limitation technique is called “derating”.
Il existe plusieurs techniques de limitation connues.There are several known throttling techniques.
Une première technique de limitation consiste à gérer l’adaptation de la puissance maximale primaire au moyen d’une temporisation. Un inconvénient de cette première technique de limitation réside dans le fait que la durée de la temporisation ne peut pas être calibrée afin de correspondre à tous les cas possibles de sollicitation de la batterie cellulaire (profil de polarisation, température interne, vieillissement, etc).A first limitation technique consists of managing the adaptation of the primary maximum power by means of a time delay. A disadvantage of this first limitation technique lies in the fact that the duration of the time delay cannot be calibrated in order to correspond to all possible cases of stress on the cellular battery (polarization profile, internal temperature, aging, etc.).
Une deuxième technique de limitation consiste à utiliser de nombreuses tables de correspondance (ou cartographies) correspondant respectivement à des températures internes différentes, de manière à tenir compte de la température interne effective à l’instant considéré. Un inconvénient de cette deuxième technique de limitation réside dans le fait qu’elle nécessite une mémoire très importante pour stocker toutes les tables de correspondance (ou cartographies), ce qui est estimé trop onéreux pour un véhicule de série.A second limitation technique consists of using numerous correspondence tables (or maps) corresponding respectively to different internal temperatures, so as to take into account the effective internal temperature at the instant considered. A disadvantage of this second limitation technique lies in the fact that it requires a very large memory to store all the correspondence tables (or maps), which is considered too expensive for a production vehicle.
Une troisième technique de limitation, notamment décrite dans le document brevet KR-A-20200066476, consiste à effectuer une limitation en boucle ouverte en imposant une réduction de xkW/seconde à la puissance maximale primaire. Un inconvénient de cette troisième technique de limitation réside dans le fait qu’elle ne tient pas compte de la tension limite d’usage (ou cut-off voltage), qui de surcroît varie en fonction de la température interne. Par conséquent, elle n’est pas précise, et donc ne peut pas protéger contre les risques de sous-tension et surtension qui conduisent à des ouvertures intempestives de contacteurs (ou interrupteurs) du dispositif d’isolement qui est associé à la batterie cellulaire et chargé de l’isoler du circuit électrique principal (ou haute tension).A third limitation technique, notably described in patent document KR-A-20200066476, consists of carrying out open-loop limitation by imposing a reduction of xkW/second at the primary maximum power. A disadvantage of this third limitation technique lies in the fact that it does not take into account the usage limit voltage (or cut-off voltage), which also varies depending on the internal temperature. Consequently, it is not precise, and therefore cannot protect against the risks of undervoltage and overvoltage which lead to untimely opening of contactors (or switches) of the isolation device which is associated with the cellular battery and responsible for isolating it from the main electrical circuit (or high voltage).
Il existe donc un réel besoin de rendre plus précise et plus fiable l’estimation du coefficient de limitation, notamment quand la puissance disponible dans la batterie cellulaire est importante. En effet, dans ce cas le GMP croît qu’il peut utiliser toute cette puissance, mais quand la tension cellulaire extrêmale (minimale) baisse très vite en décharge elle va s’écrouler après le passage sous la tension limite d’usage. De même, en décharge quand la tension cellulaire extrêmale (maximale) augmente très vite elle va croître encore plus vite après le passage au-dessus de la tension limite d’usage. Plus la batterie cellulaire est vieille, plus ce phénomène est accru car plus on surestime la puissance effectivement disponible.There is therefore a real need to make the estimation of the limitation coefficient more precise and more reliable, particularly when the power available in the cellular battery is significant. Indeed, in this case the GMP believes that it can use all this power, but when the extreme (minimum) cellular voltage drops very quickly in discharge it will collapse after passing below the usage limit voltage. Likewise, in discharge when the extreme (maximum) cellular voltage increases very quickly it will increase even more quickly after passing above the usage limit voltage. The older the cellular battery, the more this phenomenon is increased because the more we overestimate the power actually available.
L’invention a donc notamment pour but d’améliorer la situation.The invention therefore aims in particular to improve the situation.
Elle propose notamment à cet effet un procédé d’estimation, d’une part, destiné à être mis en œuvre dans un véhicule comprenant une batterie cellulaire comportant N cellules ayant chacune une tension cellulaire, avec N ≥ 2, et, d’autre part, comprenant une étape dans laquelle on estime une puissance maximale de fonctionnement de la batterie cellulaire en multipliant une puissance maximale primaire estimée par un coefficient de limitation estimé.It proposes in particular for this purpose an estimation method, on the one hand, intended to be implemented in a vehicle comprising a cellular battery comprising N cells each having a cellular voltage, with N ≥ 2, and, on the other hand , comprising a step in which a maximum operating power of the cellular battery is estimated by multiplying an estimated primary maximum power by an estimated limitation coefficient.
Ce procédé d’estimation se caractérise par le fait que dans son étape on estime le coefficient de limitation au moyen d’une fonction choisie et ayant un paramètre indépendant d’une température interne dans la batterie cellulaire et défini par un rapport entre une première différence, entre une tension cellulaire extrêmale des cellules et une tension limite d’usage, et une deuxième différence, entre une tension de démarrage de limitation et la tension limite d’usage.This estimation method is characterized by the fact that in its step the limitation coefficient is estimated by means of a chosen function and having a parameter independent of an internal temperature in the cellular battery and defined by a ratio between a first difference , between an extreme cellular voltage of the cells and a usage limit voltage, and a second difference, between a limiting start-up voltage and the usage limit voltage.
Grâce à l’invention, on dispose désormais d’un coefficient de limitation qui est calibré de façon générique et optimisée en fonction de la température interne, ce qui évite d’avoir à utiliser une mémoire très importante pour stocker une multitude de tables de correspondance (ou cartographies) pour une multitude de températures internes différentes, et permet une protection contre les risques de sous-tension et surtension.Thanks to the invention, we now have a limitation coefficient which is calibrated in a generic way and optimized according to the internal temperature, which avoids having to use a very large memory to store a multitude of correspondence tables (or maps) for a multitude of different internal temperatures, and provides protection against the risks of undervoltage and overvoltage.
Le procédé d’estimation selon l’invention peut comporter d’autres caractéristiques qui peuvent être prises séparément ou en combinaison, et notamment :The estimation method according to the invention may include other characteristics which can be taken separately or in combination, and in particular:
- dans son étape, la tension cellulaire extrêmale peut être soit une tension cellulaire minimale lorsque la batterie cellulaire est dans une phase de décharge, soit une tension cellulaire maximale lorsque la batterie cellulaire est dans une phase de recharge ;- in its stage, the extreme cell voltage can be either a minimum cell voltage when the cell battery is in a discharge phase, or a maximum cell voltage when the cell battery is in a recharge phase;
- dans son étape, on peut choisir une fonction linéaire lorsque la deuxième différence est inférieure ou égale à un seuil choisi ;- in its step, we can choose a linear function when the second difference is less than or equal to a chosen threshold;
- dans son étape, on peut choisir une fonction non linéaire lorsque la deuxième différence est supérieure à un seuil choisi ;- in its step, we can choose a non-linear function when the second difference is greater than a chosen threshold;
- dans son étape, on peut maintenir la puissance maximale de fonctionnement à une valeur constante soit lorsque dans une phase de décharge de la batterie cellulaire la tension cellulaire extrêmale recommence à croître après une phase de décroissance et demeure inférieure à une tension de récupération choisie, soit lorsque dans une phase de recharge de la batterie cellulaire la tension cellulaire extrêmale recommence à décroître après une phase de croissance et demeure supérieure à la tension de récupération choisie ;- in its stage, the maximum operating power can be maintained at a constant value, either when in a discharge phase of the cellular battery the extreme cellular voltage begins to increase again after a decay phase and remains lower than a chosen recovery voltage, either when in a cellular battery recharge phase the extreme cellular voltage begins to decrease again after a growth phase and remains higher than the chosen recovery voltage;
- dans son étape, on peut estimer un coefficient de limitation qui impose soit une première décroissance constante de la puissance maximale de fonctionnement tant que la tension cellulaire extrêmale est inférieure à la tension limite d’usage, soit une deuxième décroissance strictement supérieure à la première décroissance et augmentant lorsque décroît une troisième différence entre la tension cellulaire extrêmale et une tension limite interdite ;- in its step, we can estimate a limitation coefficient which imposes either a first constant decrease in the maximum operating power as long as the extreme cellular voltage is lower than the usage limit voltage, or a second decrease strictly greater than the first decreasing and increasing when a third difference between the extreme cellular voltage and a prohibited limit voltage decreases;
- en présence de la dernière option, dans son étape, la deuxième décroissance peut varier de façon non linéaire lorsque la troisième différence décroît.- in the presence of the last option, in its stage, the second decrease can vary in a non-linear way when the third difference decreases.
L’invention propose également un produit programme d’ordinateur comprenant un jeu d’instructions qui, lorsqu’il est exécuté par des moyens de traitement, est propre à mettre en œuvre un procédé d’estimation du type de celui présenté ci-avant, dans un véhicule comprenant une batterie cellulaire comportant N cellules ayant chacune une tension cellulaire, avec N ≥ 2, pour estimer une puissance maximale de fonctionnement pour cette batterie cellulaire.The invention also proposes a computer program product comprising a set of instructions which, when executed by processing means, is capable of implementing an estimation method of the type presented above, in a vehicle comprising a cellular battery comprising N cells each having a cellular voltage, with N ≥ 2, to estimate a maximum operating power for this cellular battery.
L’invention propose également un dispositif d’estimation, d’une part, destiné à équiper un véhicule comprenant une batterie cellulaire comportant N cellules ayant chacune une tension cellulaire, avec N ≥ 2, et, d’autre part, comprenant au moins un processeur et au moins une mémoire agencés pour effectuer les opérations consistant à estimer une puissance maximale de fonctionnement de la batterie cellulaire en multipliant une puissance maximale primaire estimée par un coefficient de limitation estimé.The invention also proposes an estimation device, on the one hand, intended to equip a vehicle comprising a cellular battery comprising N cells each having a cellular voltage, with N ≥ 2, and, on the other hand, comprising at least one processor and at least one memory arranged to perform the operations consisting of estimating a maximum operating power of the cellular battery by multiplying an estimated primary maximum power by an estimated limitation coefficient.
Ce dispositif d’estimation se caractérise par le fait que ses processeur et mémoire sont aussi agencés pour effectuer les opérations consistant à estimer le coefficient de limitation au moyen d’une fonction choisie et ayant un paramètre indépendant d’une température interne dans la batterie cellulaire et défini par un rapport entre une première différence, entre une tension cellulaire extrêmale des cellules et une tension limite d’usage, et une seconde différence, entre une tension de démarrage de limitation et cette tension limite d’usage.This estimation device is characterized by the fact that its processor and memory are also arranged to carry out the operations consisting of estimating the limitation coefficient by means of a chosen function and having a parameter independent of an internal temperature in the cellular battery and defined by a ratio between a first difference, between an extreme cellular voltage of the cells and a usage limit voltage, and a second difference, between a limiting start-up voltage and this usage limit voltage.
L’invention propose également un véhicule, éventuellement de type automobile, et comprenant, d’une part, une batterie cellulaire comportant N cellules ayant chacune une tension cellulaire, avec N ≥ 2, et, d’autre part, un dispositif d’estimation du type de celui présenté ci-avant.The invention also proposes a vehicle, possibly of automobile type, and comprising, on the one hand, a cellular battery comprising N cells each having a cellular voltage, with N ≥ 2, and, on the other hand, an estimation device of the type presented above.
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à l’examen de la description détaillée ci-après, et des dessins annexés, sur lesquels :Other characteristics and advantages of the invention will appear on examination of the detailed description below, and the appended drawings, in which:
L’invention a notamment pour but de proposer un procédé d’estimation, et un dispositif d’estimation DE associé, destinés à permettre une estimation précise et fiable de la puissance maximale de fonctionnement pmf d’une batterie cellulaire BC d’un véhicule V.The invention aims in particular to propose an estimation method, and an associated DE estimation device, intended to allow a precise and reliable estimation of the maximum operating power pmf of a cellular battery BC of a vehicle V .
Dans ce qui suit, on considère, à titre d’exemple non limitatif, que le véhicule V est de type automobile. Il s’agit par exemple d’une voiture, comme illustré sur la
Par ailleurs, on considère dans ce qui suit, à titre d’exemple non limitatif, que le véhicule V comprend un groupe motopropulseur (ou GMP) de type tout électrique (et donc dont la motricité est assurée exclusivement par au moins une machine motrice électrique MME). Mais le GMP pourrait être de type hybride (thermique et électrique).Furthermore, we consider in what follows, by way of non-limiting example, that the vehicle V comprises a powertrain (or GMP) of all-electric type (and therefore whose traction is ensured exclusively by at least one electric driving machine MRS). But the GMP could be of hybrid type (thermal and electric).
On a schématiquement représenté sur la
Le réseau de bord RB est un réseau d’alimentation électrique auquel sont couplés des équipements (ou organes) électriques (ou électroniques) qui consomment de l’énergie électrique.The RB on-board network is an electrical supply network to which electrical (or electronic) equipment (or components) are coupled which consume electrical energy.
La batterie de servitude BS est chargée de fournir de l’énergie électrique au réseau de bord RB, en complément de celle fournie par le convertisseur CV alimenté par la batterie cellulaire BC via le circuit électrique principal CEP, et parfois à la place de ce convertisseur CV. Par exemple, cette batterie de servitude BS peut être agencée sous la forme d’une batterie de type très basse tension (typiquement 12 V, 24 V ou 48 V). Elle est rechargeable au moins par le convertisseur de courant CV. On considère dans ce qui suit, à titre d’exemple non limitatif, que la batterie de servitude BS est de type Lithium-ion 12 V.The utility battery BS is responsible for supplying electrical energy to the on-board network RB, in addition to that supplied by the CV converter powered by the cellular battery BC via the main electrical circuit CEP, and sometimes in place of this converter RESUME. For example, this BS utility battery can be arranged in the form of a very low voltage type battery (typically 12 V, 24 V or 48 V). It is rechargeable at least via the CV current converter. We consider in the following, by way of non-limiting example, that the BS utility battery is of the 12 V Lithium-ion type.
Le circuit électrique principal (ou haute tension) CEP est connecté, d’une part, à la batterie cellulaire BC, et, d’autre part, à des équipements électroniques, comme par exemple le convertisseur CV et la machine motrice électrique MME. Il permet aussi la recharge de la batterie cellulaire BC par une source d’alimentation externe et temporairement couplée à un connecteur de recharge CR du véhicule V.The main (or high voltage) electrical circuit CEP is connected, on the one hand, to the cellular battery BC, and, on the other hand, to electronic equipment, such as for example the CV converter and the electric motor machine MME. It also allows the recharging of the cellular battery BC by an external power source and temporarily coupled to a CR charging connector of the vehicle V.
La chaîne de transmission a un GMP qui est, ici, purement électrique et donc qui comprend, notamment, une machine motrice électrique MME. On entend ici par « machine motrice électrique » une machine électrique agencée de manière à fournir du couple pour déplacer le véhicule V lorsqu’elle est alimentée en énergie électrique, ainsi qu’éventuellement à récupérer du couple dans la chaîne de transmission.The transmission chain has a GMP which is, here, purely electric and therefore which includes, in particular, an MME electric driving machine. Here we mean “electric driving machine” an electric machine arranged so as to provide torque to move the vehicle V when supplied with electrical energy, as well as possibly to recover torque in the transmission chain.
Le fonctionnement de la chaîne de transmission (et donc du GMP) est supervisé par un calculateur de supervision CS.The operation of the transmission chain (and therefore of the GMP) is supervised by a CS supervision computer.
La machine motrice électrique MME (ici un moteur électrique) est ici couplée à la batterie cellulaire BC via le circuit électrique principal CEP, afin d’être alimentée en énergie électrique, ainsi que d’alimenter cette batterie cellulaire BC en énergie électrique, par exemple lors d’une phase de freinage récupératif.The electric driving machine MME (here an electric motor) is here coupled to the cellular battery BC via the main electrical circuit CEP, in order to be supplied with electrical energy, as well as to supply this cellular battery BC with electrical energy, for example during a regenerative braking phase.
Par ailleurs, cette machine motrice électrique MME est couplée à un arbre moteur, pour lui fournir du couple par entraînement en rotation. Ici, l’arbre moteur est couplé à un arbre de transmission via un réducteur RD, et cet arbre de transmission est couplé à un premier train T1 (ici de roues), de préférence via un différentiel DF.Furthermore, this MME electric motor machine is coupled to a motor shaft, to provide it with torque by rotational drive. Here, the motor shaft is coupled to a transmission shaft via a reduction gear RD, and this transmission shaft is coupled to a first train T1 (here of wheels), preferably via a DF differential.
Ce premier train T1 est ici situé dans la partie avant PVV du véhicule V. Mais dans une variante ce premier train T1 pourrait être celui qui est ici référencé T2 et qui est situé dans la partie arrière PRV du véhicule V.This first train T1 is here located in the front part PVV of the vehicle V. But in a variant this first train T1 could be the one which is here referenced T2 and which is located in the rear part PRV of the vehicle V.
Le fonctionnement de la machine motrice électrique MME est contrôlé par un calculateur de machine CM associé et qui reçoit notamment chaque consigne de couple définie par le calculateur de supervision CS et définissant le couple de sortie que doit fournir la machine motrice électrique MME ou le couple d’entrée que doit récupérer la machine motrice électrique MME.The operation of the electric driving machine MME is controlled by an associated machine computer CM and which receives in particular each torque setpoint defined by the supervision computer CS and defining the output torque that the electric driving machine MME must provide or the torque d the input that the MME electric driving machine must recover.
La batterie cellulaire BC alimente ici la machine motrice électrique MME. Elle est donc dite principale (ou de traction). Elle comprend N cellules de stockage d’énergie électrique CE, avec N ≥ 2. Chaque cellule (de stockage d’énergie électrique) CE a une tension cellulaire ucm mesurable et est éventuellement électrochimique (dans ce cas elle peut, par exemple, être de type lithium-ion (ou Li-ion) ou Ni-Mh ou Ni-Cd). Egalement par exemple, la batterie cellulaire BC peut être de type basse tension (typiquement 450 V à titre illustratif). Mais elle pourrait être de type moyenne tension ou haute tension. On notera, comme illustré non limitativement sur la
Par ailleurs, la batterie cellulaire BC est (ici) associée à un boîtier de batterie BB qui comprend des moyens de mesure de tension/courant/température interne tib (non illustrés), et un calculateur de batterie CB. Ce calculateur de batterie CB centralise les mesures de courant, les mesures de tension et les mesures de température interne tib (à l’intérieur de la batterie cellulaire BC), et détermine des paramètres de la batterie cellulaire BC en fonction de ces mesures, et notamment sa résistance interne, sa tension minimale et son état de charge en cours (ou SOC (« State Of Charge »)).Furthermore, the cellular battery BC is (here) associated with a battery box BB which includes internal voltage/current/temperature measuring means tib (not shown), and a battery calculator CB. This CB battery calculator centralizes current measurements, voltage measurements and internal temperature measurements tib (inside the BC cellular battery), and determines parameters of the BC cellular battery based on these measurements, and in particular its internal resistance, its minimum voltage and its current state of charge (or SOC (“State Of Charge”)).
On notera, comme illustré non limitativement sur la
On notera également que dans l’exemple illustré non limitativement sur la
Comme évoqué plus haut, l’invention propose notamment un procédé d’estimation destiné à permettre l’estimation précise et fiable de la puissance maximale de fonctionnement pmf de la batterie cellulaire BC.As mentioned above, the invention notably proposes an estimation method intended to allow the precise and reliable estimation of the maximum operating power pmf of the cellular battery BC.
Ce procédé (d’estimation) peut être mis en œuvre au moins partiellement par le dispositif d’estimation DE (illustré au moins partiellement sur les figures 1 et 2) qui comprend à cet effet au moins un processeur PR1, par exemple de signal numérique (ou DSP (« Digital Signal Processor »)), et au moins une mémoire MD. Ce dispositif d’estimation DE peut donc être réalisé sous la forme d’une combinaison de circuits ou composants électriques ou électroniques (ou « hardware ») et de modules logiciels (ou « software »). A titre d’exemple, il peut s’agir d’un microcontrôleur.This (estimation) method can be implemented at least partially by the estimation device DE (illustrated at least partially in Figures 1 and 2) which comprises for this purpose at least one processor PR1, for example a digital signal (or DSP (“Digital Signal Processor”)), and at least one MD memory. This DE estimation device can therefore be produced in the form of a combination of electrical or electronic circuits or components (or “hardware”) and software modules (or “software”). For example, it can be a microcontroller.
La mémoire MD est vive afin de stocker des instructions pour la mise en œuvre par le processeur PR1 d’une partie au moins du procédé d’estimation. Le processeur PR1 peut comprendre des circuits intégrés (ou imprimés), ou bien plusieurs circuits intégrés (ou imprimés) reliés par des connections filaires ou non filaires. On entend par circuit intégré (ou imprimé) tout type de dispositif apte à effectuer au moins une opération électrique ou électronique.The memory MD is RAM in order to store instructions for the implementation by the processor PR1 of at least part of the estimation process. The processor PR1 may include integrated (or printed) circuits, or several integrated (or printed) circuits connected by wired or non-wired connections. By integrated (or printed) circuit we mean any type of device capable of performing at least one electrical or electronic operation.
Dans l’exemple illustré non limitativement sur les figures 1 et 2, le dispositif d’estimation DE fait partie du calculateur de batterie CB. Cela est avantageux car c’est ce dernier (CB) qui contrôle la puissance électrique qui est fournie par la batterie cellulaire BC pendant une phase de décharge et la puissance électrique que reçoit la batterie cellulaire BC pendant une phase de recharge (ou régénérative). Mais cela n’est pas obligatoire. En effet, le dispositif d’estimation DE pourrait comprendre son propre calculateur dédié, lequel est alors couplé au calculateur de batterie CB, ou bien pourrait faire partie d’un autre calculateur embarqué que ce dernier (CB), comme par exemple le calculateur de supervision CS.In the example illustrated without limitation in Figures 1 and 2, the estimation device DE is part of the battery calculator CB. This is advantageous because it is the latter (CB) which controls the electrical power which is supplied by the cellular battery BC during a discharge phase and the electrical power which the cellular battery BC receives during a recharge (or regenerative) phase. But this is not obligatory. Indeed, the estimation device DE could include its own dedicated calculator, which is then coupled to the battery calculator CB, or could be part of another on-board calculator than the latter (CB), such as for example the battery calculator. CS supervision.
Comme illustré non limitativement sur la
L’étape 10-30 du procédé comprend une sous-étape 20 dans laquelle on (le dispositif d’estimation DE) estime la puissance maximale de fonctionnement pmf de la batterie cellulaire BC en multipliant une puissance maximale primaire pmp estimée par un coefficient de limitation cl qui est estimé au moyen d’une fonction f choisie et ayant un paramètre pn qui est indépendant de la température interne tib dans la batterie cellulaire BC. Ce paramètre pn est défini par un rapport entre des première du1 et deuxième du2 différences, soit pn = du1/du2.Step 10-30 of the method comprises a sub-step 20 in which (the estimation device DE) estimates the maximum operating power pmf of the cellular battery BC by multiplying an estimated primary maximum power pmp by a limitation coefficient cl which is estimated by means of a function f chosen and having a parameter pn which is independent of the internal temperature tib in the cellular battery BC. This parameter pn is defined by a ratio between the first du1 and second du2 differences, i.e. pn = du1/du2.
La puissance maximale primaire pmp est, par exemple, estimée par le calculateur de batterie CB en fonction d’au moins la température interne tib de la batterie cellulaire BC et de l’état de charge de cette dernière (BC). Mais dans une variante de réalisation, la puissance maximale primaire pmp pourrait être estimée par le dispositif d’estimation DE dans une sous-étape préliminaire.The primary maximum power pmp is, for example, estimated by the battery calculator CB as a function of at least the internal temperature tib of the cellular battery BC and the state of charge of the latter (BC). But in a variant embodiment, the primary maximum power pmp could be estimated by the estimation device DE in a preliminary sub-step.
La première différence du1 est le résultat de la soustraction entre une tension cellulaire extrêmale uce des cellules CE et une tension limite d’usage (ou en anglais cut-off voltage) ulu, soit du1 = uce - ulu.The first difference du1 is the result of the subtraction between an extreme cellular voltage uce of the CE cells and a limit voltage of use (or in English cut-off voltage) ulu, i.e. du1 = uce - ulu.
La tension cellulaire extrêmale uce est choisie parmi toutes les tensions cellulaires mesurées ucm. Par exemple, cette tension cellulaire extrêmale uce peut être soit la plus petite de toutes les tensions cellulaires mesurées ucm (et donc la tension cellulaire ucm minimale à l’instant considéré) lorsque la batterie cellulaire BC est dans une phase de décharge, soit la plus grande de toutes les tensions cellulaires mesurées ucm (et donc la tension cellulaire ucm maximale à l’instant considéré) lorsque la batterie cellulaire BC est dans une phase de recharge.The extreme cellular tension uce is chosen from all the measured cellular tensions ucm. For example, this extreme cellular voltage uce can be either the smallest of all the measured cellular voltages ucm (and therefore the minimum cellular voltage ucm at the instant considered) when the cellular battery BC is in a discharge phase, or the most large of all the measured cellular voltages ucm (and therefore the maximum cellular voltage ucm at the instant considered) when the cellular battery BC is in a recharge phase.
La tension limite d’usage ulu est une tension cellulaire minimale (en décharge) ou maximale (en recharge) que l’on est autorisé à atteindre, mais qui peut malgré tout être dépassée par valeur inférieure (en décharge) ou par valeur supérieure (en recharge) sans risque d’endommagement.The usage limit voltage ulu is a minimum (discharging) or maximum (recharging) cellular voltage that we are authorized to reach, but which can still be exceeded by a lower value (discharging) or by a higher value ( recharging) without risk of damage.
La deuxième différence du2 est le résultat de la soustraction entre une tension de démarrage de limitation (ou en anglais « derating voltage ») udl et la tension limite d’usage ulu, soit du2 = udl - ulu.The second difference du2 is the result of the subtraction between a limiting starting voltage (or in English “derating voltage”) udl and the use limit voltage ulu, i.e. du2 = udl - ulu.
La tension de démarrage de limitation udl est une tension cellulaire à partir de laquelle on décide de commencer à limiter la puissance maximale primaire pmp estimée par le coefficient de limitation cl. En d’autres termes, dans une phase de décharge on commence à limiter la puissance maximale primaire pmp estimée par le coefficient de limitation cl lorsque la tension cellulaire la plus petite (et donc extrêmale) uce devient inférieure ou égale à la tension de démarrage de limitation (de décharge) udl. On notera que dans une phase de décharge tant que la tension cellulaire la plus petite (et donc extrêmale) uce est supérieure à la tension de démarrage de limitation (de décharge) udl, on utilise un coefficient de limitation cl égal à un (1), ce qui revient à avoir une puissance maximale de fonctionnement pmf égale à la puissance maximale primaire pmp estimée.The limiting start voltage udl is a cellular voltage from which it is decided to start limiting the primary maximum power pmp estimated by the limitation coefficient cl. In other words, in a discharge phase we begin to limit the maximum primary power pmp estimated by the limitation coefficient cl when the smallest (and therefore extreme) cell voltage uce becomes less than or equal to the starting voltage of limitation (discharge) udl. Note that in a discharge phase as long as the smallest (and therefore extreme) cell voltage uce is greater than the starting limitation (discharge) voltage udl, a limitation coefficient cl equal to one (1) is used. , which amounts to having a maximum operating power pmf equal to the estimated maximum primary power pmp.
Dans une phase de recharge on commence à limiter la puissance maximale primaire pmp estimée par le coefficient de limitation cl lorsque la tension cellulaire la plus grande (et donc extrêmale) uce devient supérieure ou égale à la tension de démarrage de limitation (de recharge) udl. On notera que dans une phase de recharge tant que la tension cellulaire la plus grande (et donc extrêmale) uce est inférieure à la tension de démarrage de limitation (de recharge) udl, on utilise un coefficient de limitation cl égal à un (1), ce qui revient à avoir une puissance maximale de fonctionnement pmf égale à la puissance maximale primaire pmp estimée.In a recharge phase we begin to limit the maximum primary power pmp estimated by the limitation coefficient cl when the greatest (and therefore extreme) cellular voltage uce becomes greater than or equal to the limitation (recharge) start voltage udl . Note that in a recharge phase as long as the largest (and therefore extreme) cellular voltage uce is less than the starting limitation (recharge) voltage udl, a limitation coefficient cl equal to one (1) is used. , which amounts to having a maximum operating power pmf equal to the estimated maximum primary power pmp.
On comprendra que le paramètre pn (= du1/du2 = (uce - ulu)/(udl - ulu)) est indépendant de la température interne tib du fait que les variables uce, udl et ulu varient toutes en fonction de cette température interne tib. On comprendra également que le coefficient de limitation cl est calibré de façon générique et optimisée en fonction de la température interne tib du fait que le paramètre pn comprend un numérateur ud1 qui est une première différence ou distance inter tensions (uce - ulu) normalisée par un dénominateur ud2 qui est une deuxième différence ou distance inter tensions (udl - ulu). Ainsi, on n’a plus besoin d’utiliser une mémoire très importante pour stocker une multitude de tables de correspondance (ou cartographies) pour une multitude de températures internes tib différentes, tout comme on ne fonctionne pas en boucle ouverte sans tenir compte de la tension limite d’usage ulu. Cela permet d’obtenir une estimation précise et fiable du coefficient de limitation cl permettant de se protéger contre les risques de sous-tension et surtension, sans que cela n’induise un surcoût du véhicule V.It will be understood that the parameter pn (= du1/du2 = (uce - ulu)/(udl - ulu)) is independent of the internal temperature tib due to the fact that the variables uce, udl and ulu all vary as a function of this internal temperature tib . It will also be understood that the limitation coefficient cl is calibrated in a generic and optimized manner as a function of the internal temperature tib due to the fact that the parameter pn includes a numerator ud1 which is a first difference or distance between voltages (uce - ulu) normalized by a denominator ud2 which is a second difference or distance between voltages (udl - ulu). Thus, we no longer need to use a very large memory to store a multitude of correspondence tables (or maps) for a multitude of different internal temperatures tib, just as we do not operate in an open loop without taking into account the ulu usage limit voltage. This makes it possible to obtain a precise and reliable estimate of the limitation coefficient cl making it possible to protect against the risks of undervoltage and overvoltage, without this inducing additional costs for the vehicle V.
Par exemple, et comme illustré non limitativement sur la
Par exemple, dans la sous-étape 10 de l’étape 10-30 on (le dispositif d’estimation DE) peut choisir une fonction f qui est linéaire lorsque la deuxième différence ud2 est inférieure ou égale à un seuil choisi.For example, in substep 10 of step 10-30 we (the estimation device DE) can choose a function f which is linear when the second difference ud2 is less than or equal to a chosen threshold.
Egalement par exemple, dans la sous-étape 10 de l’étape 10-30 on (le dispositif d’estimation DE) peut choisir une fonction f qui est non linéaire lorsque la deuxième différence ud2 est supérieure à un seuil choisi. Ce dernier est de préférence le même que celui mentionné dans le paragraphe précédent. Dans ce cas, on peut utiliser une fonction f linéaire lorsque la deuxième différence ud2 est inférieure ou égale au seuil choisi et une fonction f non linéaire lorsque la deuxième différence ud2 est supérieure à ce seuil choisi.Also for example, in sub-step 10 of step 10-30 we (the estimation device DE) can choose a function f which is non-linear when the second difference ud2 is greater than a chosen threshold. The latter is preferably the same as that mentioned in the previous paragraph. In this case, we can use a linear function f when the second difference ud2 is less than or equal to the chosen threshold and a non-linear function f when the second difference ud2 is greater than this chosen threshold.
On notera que ce seuil peut éventuellement varier selon que l’on est dans une phase de décharge ou dans une phase de recharge.Note that this threshold may possibly vary depending on whether we are in a discharge phase or in a recharge phase.
La valeur du (de chaque) seuil peut être déterminée en laboratoire dans une phase de mise au point d’un véhicule similaire au véhicule V.The value of (each) threshold can be determined in the laboratory during a development phase of a vehicle similar to vehicle V.
On a schématiquement illustré dans le diagramme de la
On notera qu’apparaissent aussi sur la gauche de ce diagramme de la
Par exemple, et comme illustré non limitativement sur la
Lorsque l’on est dans une phase de décharge, on maintient (le dispositif d’estimation DE déclenche le maintien de) la puissance maximale de fonctionnement pmf à une valeur constante quand la tension cellulaire extrêmale (ici minimale) uce recommence à croître après une phase de décroissance et demeure inférieure à la tension de récupération ur choisie.When we are in a discharge phase, we maintain (the estimation device DE triggers the maintenance of) the maximum operating power pmf at a constant value when the extreme cellular voltage (here minimum) uce begins to increase again after a decay phase and remains lower than the chosen recovery voltage.
Lorsque l’on est dans une phase de recharge, on maintient (le dispositif d’estimation DE déclenche le maintien de) la puissance maximale de fonctionnement pmf à une valeur constante quand la tension cellulaire extrêmale (ici maximale) uce recommence à décroître après une phase de croissance et demeure supérieure à la tension de récupération ur choisie.When we are in a recharging phase, we maintain (the estimation device DE triggers the maintenance of) the maximum operating power pmf at a constant value when the extreme cellular voltage (here maximum) uce begins to decrease again after a growth phase and remains higher than the recovery voltage chosen.
Le mode de fonctionnement optionnel décrit ci-avant et pouvant être mis en œuvre dans une phase de décharge, et que l’on peut qualifier d’hystérésis, est schématiquement illustré par les deux diagrammes de la
Le premier diagramme (supérieur) comprend un exemple de courbe d’évolution temporelle de la tension cellulaire extrêmale uce.The first (upper) diagram includes an example of a time evolution curve of the extreme cellular voltage uce.
Le second diagramme (inférieur) comprend :The second (lower) diagram includes:
- un premier exemple de courbe c3 d’évolution temporelle de la puissance maximale de fonctionnement pmf lorsque l’on n’utilise pas le coefficient de limitation cl (ou qu’il est égal à un (1)), et en présence de l’évolution temporelle de la tension cellulaire extrêmale uce du premier diagramme, et- a first example of curve c3 of temporal evolution of the maximum operating power pmf when we do not use the limitation coefficient cl (or when it is equal to one (1)), and in the presence of l temporal evolution of the extreme cellular tension uce of the first diagram, and
- un second exemple de courbe c4 d’évolution temporelle de la puissance maximale de fonctionnement pmf lorsque l’on utilise le coefficient de limitation cl, et en présence de l’évolution temporelle de la tension cellulaire extrêmale uce du premier diagramme.- a second example of curve c4 of temporal evolution of the maximum operating power pmf when using the limitation coefficient cl, and in the presence of the temporal evolution of the extreme cellular voltage uce of the first diagram.
Dans cet exemple illustratif, dès que la tension cellulaire extrêmale (ici minimale) uce passe en dessous de la tension de démarrage de limitation (de décharge) udl, on utilise un coefficient de limitation cl inférieur à un (1), ce qui provoque une décroissance constante (de xkW/seconde) de la puissance maximale de fonctionnement pmf. Puis, lorsque la tension cellulaire extrêmale (ici minimale) uce atteint un minimum local et recommence à croître, on maintient constante la puissance maximale de fonctionnement pmf. Puis, lorsque la tension cellulaire extrêmale (ici minimale) uce passe au-dessus de la tension de récupération ur, on relâche la contrainte sur la puissance maximale de fonctionnement pmf, ce qui fait tendre cette dernière (pmf) vers la puissance maximale primaire pmp. Puis, lorsque la tension cellulaire extrêmale (ici minimale) uce repasse en-dessous de la tension de démarrage de limitation (de décharge) udl, on utilise de nouveau un coefficient de limitation cl inférieur à un (1), ce qui provoque une nouvelle décroissance constante (de xkW/seconde) de la puissance maximale de fonctionnement pmf. Puis, lorsque la tension cellulaire extrêmale (ici minimale) uce atteint de nouveau un minimum local et recommence à croître, on maintient constante la puissance maximale de fonctionnement pmf. Puis, si la tension cellulaire extrêmale (ici minimale) uce se remet à décroître et repasse en-dessous du dernier minimum local, on utilise de nouveau un coefficient de limitation cl inférieur à un (1), ce qui provoque une nouvelle décroissance constante (de xkW/seconde) de la puissance maximale de fonctionnement pmf, cette fois vers la valeur nulle (0 kW) pour éviter d’aller dans une zone de sécurité et ainsi éviter tout risque d’échauffement (voire d’incendie) de la batterie cellulaire BC.In this illustrative example, as soon as the extreme cell voltage (here minimum) uce passes below the starting limitation (discharge) voltage udl, a limitation coefficient cl less than one (1) is used, which causes a constant decrease (of xkW/second) of the maximum operating power pmf. Then, when the extreme cellular voltage (here minimum) uce reaches a local minimum and begins to increase again, the maximum operating power pmf is kept constant. Then, when the extreme cellular voltage (here minimum) uce passes above the recovery voltage ur, we release the constraint on the maximum operating power pmf, which causes the latter (pmf) to tend towards the maximum primary power pmp . Then, when the extreme cellular voltage (here minimum) uce falls below the starting limitation (discharge) voltage udl, we again use a limitation coefficient cl less than one (1), which causes a new constant decrease (of xkW/second) of the maximum operating power pmf. Then, when the extreme (here minimum) cellular voltage uce again reaches a local minimum and begins to increase again, the maximum operating power pmf is kept constant. Then, if the extreme cellular voltage (here minimum) uce begins to decrease again and falls below the last local minimum, we again use a limiting coefficient cl less than one (1), which causes a new constant decrease ( of xkW/second) of the maximum operating power pmf, this time towards the zero value (0 kW) to avoid going into a safety zone and thus avoid any risk of overheating (or even fire) of the battery BC cell.
Ce mécanisme d’hystérésis est introduit jusqu’au-dessus de la tension de démarrage de limitation udl en décharge pour éviter des oscillations venant d’une récupération immédiate de la puissance à la suite de l’application d’un coefficient de limitation cl inférieur à un (1). Cela permet d’améliorer la robustesse de l’estimation de la limitation de puissance. En effet, la puissance maximale de fonctionnement pmf ne récupère qu’une fois que la tension cellulaire extrêmale uce passe au-dessus de la tension de récupération ur en décharge.This hysteresis mechanism is introduced up to above the limiting starting voltage udl in discharge to avoid oscillations coming from an immediate recovery of power following the application of a lower limiting coefficient cl to one (1). This improves the robustness of the power limitation estimation. Indeed, the maximum operating power pmf only recovers once the extreme cell voltage uce passes above the recovery voltage ur in discharge.
L’homme de l’art déduira immédiatement des deux diagrammes de la
Par exemple, et comme illustré non limitativement sur la
- soit une première décroissance p1 constante de la puissance maximale de fonctionnement pmf tant que la tension cellulaire extrêmale uce est inférieure à la tension limite d’usage ulu (mode de fonctionnement de base que l’on pourrait qualifier de « préventif » (php) et qui est mis en œuvre entre udl et ulu),- or a first constant decrease p1 of the maximum operating power pmf as long as the extreme cellular voltage uce is lower than the usage limit voltage ulu (basic operating mode which could be described as “preventive” (php) and which is implemented between udl and ulu),
- soit une deuxième décroissance p2 strictement supérieure à la première décroissance p1 et augmentant lorsque décroît une troisième différence ud3 entre la tension cellulaire extrêmale uce et une tension limite interdite uli (mode de fonctionnement spécifique que l’on pourrait qualifier de « curatif » (phc) et qui est mis en œuvre entre ulu et uli).- or a second decrease p2 strictly greater than the first decrease p1 and increasing when a third difference ud3 decreases between the extreme cellular voltage uce and a prohibited limit voltage uli (specific mode of operation which could be described as “curative” (phc ) and which is implemented between ulu and uli).
Par exemple, dans la sous-étape 30 de l’étape 10-30 la deuxième décroissance p2 peut varier de façon non linéaire lorsque la troisième différence ud3 décroît.For example, in substep 30 of step 10-30 the second decay p2 can vary non-linearly when the third difference ud3 decreases.
Ce mode de fonctionnement curatif optionnel résulte du constat suivant. Théoriquement, sans erreur d’estimation de l’état de charge et sans un fort gradient de température interne tib au sein des modules MC, la puissance maximale primaire pmp estimée doit être nulle lorsque la tension cellulaire extrêmale uce atteint la tension limite d’usage ulu (surtout si la limitation de puissance est activée au bon niveau). Cependant, même si on cherche à avoir une puissance maximale de fonctionnement pmf nulle lorsque la puissance maximale de fonctionnement pmf atteint la tension limite d’usage ulu, une puissance résiduelle pourrait être toujours disponible à des niveaux bas de tension cellulaire ucm en décharge (respectivement haut en recharge) à cause des pentes de variation de puissance (xkW/seconde) de la puissance réelle imposées par le calculateur de supervision CS et certains retards de communication avec le calculateur de batterie CB. Il est donc avantageux, en cas de franchissement de la tension limite d’usage ulu d’augmenter notablement les pentes de variations de puissance (xkW/seconde) pour tendre le plus rapidement possible vers la puissance maximale de fonctionnement pmf nulle.This optional curative mode of operation results from the following observation. Theoretically, without estimation error of the state of charge and without a strong internal temperature gradient tib within the MC modules, the estimated maximum primary power pmp must be zero when the extreme cell voltage uce reaches the usage limit voltage ulu (especially if power limitation is activated at the right level). However, even if we seek to have a zero maximum operating power pmf when the maximum operating power pmf reaches the usage limit voltage ulu, residual power could still be available at low levels of cell voltage ucm in discharge (respectively high in recharging) because of the power variation slopes (xkW/second) of the real power imposed by the CS supervision computer and certain communication delays with the CB battery computer. It is therefore advantageous, in the event of crossing the usage limit voltage ulu, to significantly increase the power variation slopes (xkW/second) to move as quickly as possible towards zero maximum operating power pmf.
Le mode de fonctionnement de base (ou préventif php) entre udl et ulu, et le mode de fonctionnement spécifique (ou curatif phc) entre ulu et uli, sont schématiquement illustrés dans le diagramme de la
On notera également, comme illustré non limitativement sur la
On notera également que l’invention propose aussi un produit programme d’ordinateur (ou programme informatique) comprenant un jeu d’instructions qui, lorsqu’il est exécuté par des moyens de traitement de type circuits électroniques (ou hardware), comme par exemple le processeur PR1, est propre à mettre en œuvre le procédé d’estimation décrit ci-avant pour estimer précisément et de façon fiable la puissance maximale de fonctionnement pmf de la batterie cellulaire BC du véhicule V.It will also be noted that the invention also proposes a computer program product (or computer program) comprising a set of instructions which, when executed by processing means of the electronic circuit (or hardware) type, such as for example the processor PR1, is capable of implementing the estimation method described above to precisely and reliably estimate the maximum operating power pmf of the cellular battery BC of the vehicle V.
L’invention offre plusieurs avantages, parmi lesquels :The invention offers several advantages, including:
- la protection de la batterie cellulaire BC du fait de l’évitement de ses sous-décharges et surcharges,- the protection of the BC cellular battery due to the avoidance of its under-discharge and overcharge,
- la protection contre les défaillances du calculateur de batterie CB et la minimisation des occurrences d’ouverture des contacteurs (ou interrupteurs) du dispositif d’isolement associé à la batterie cellulaire BC,- protection against failures of the CB battery computer and minimization of occurrences of opening of the contactors (or switches) of the isolation device associated with the BC cellular battery,
- un évitement du vieillissement prématuré de la batterie cellulaire BC du fait de la réduction de l’occurrence de passage entre la tension limite d’usage ulu et la tension limite interdite uli,- avoidance of premature aging of the cellular battery BC due to the reduction in the occurrence of a transition between the usage limit voltage ulu and the prohibited limit voltage uli,
- un meilleur respect de la durée de vie des composants électroniques et chimiques,- better respect for the lifespan of electronic and chemical components,
- une importante réduction des coûts de calibration.
- a significant reduction in calibration costs.
Claims (10)
Vehicle (V) comprising a cellular battery (BC) comprising N cells (CE) each having a cellular voltage, with N ≥ 2, characterized in that it further comprises an estimation device (DE) according to claim 9.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR2209430A FR3139913A1 (en) | 2022-09-19 | 2022-09-19 | ACCURATE ESTIMATION OF THE MAXIMUM OPERATING POWER OF A VEHICLE CELL BATTERY |
| PCT/FR2023/051168 WO2024062167A1 (en) | 2022-09-19 | 2023-07-26 | Method for accurately estimating the maximum operating power of a cellular battery of a vehicle |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR2209430 | 2022-09-19 | ||
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|---|---|---|---|---|
| EP0909675A2 (en) * | 1997-10-13 | 1999-04-21 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Secondary battery charge and discharge control device |
| US20140218041A1 (en) * | 2005-05-27 | 2014-08-07 | Lg Chem, Ltd. | Method and apparatus for estimating maximum power of battery by using internal resistance of the battery |
| KR20200066476A (en) | 2018-11-30 | 2020-06-10 | 현대자동차주식회사 | System and method of controlling battery power output for a eco-friendly vehicle |
| WO2022075618A1 (en) * | 2020-10-05 | 2022-04-14 | 주식회사 엘지에너지솔루션 | Battery device and method for predicting battery output |
| EP4056414A1 (en) * | 2021-03-10 | 2022-09-14 | Volvo Truck Corporation | A method for determining a derating factor of an energy storage system, a control unit, a power system and a vehicle |
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Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0909675A2 (en) * | 1997-10-13 | 1999-04-21 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Secondary battery charge and discharge control device |
| US20140218041A1 (en) * | 2005-05-27 | 2014-08-07 | Lg Chem, Ltd. | Method and apparatus for estimating maximum power of battery by using internal resistance of the battery |
| KR20200066476A (en) | 2018-11-30 | 2020-06-10 | 현대자동차주식회사 | System and method of controlling battery power output for a eco-friendly vehicle |
| WO2022075618A1 (en) * | 2020-10-05 | 2022-04-14 | 주식회사 엘지에너지솔루션 | Battery device and method for predicting battery output |
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