EP3676889A1 - Batterie à durée de vie optimisée - Google Patents

Batterie à durée de vie optimisée

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Publication number
EP3676889A1
EP3676889A1 EP19713113.9A EP19713113A EP3676889A1 EP 3676889 A1 EP3676889 A1 EP 3676889A1 EP 19713113 A EP19713113 A EP 19713113A EP 3676889 A1 EP3676889 A1 EP 3676889A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
battery
cells
measuring
period
configuration
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP19713113.9A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Yohann CHATILLON
Gilles Moreau
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Lancey Energy Storage SAS
Original Assignee
Lancey Energy Storage SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Lancey Energy Storage SAS filed Critical Lancey Energy Storage SAS
Publication of EP3676889A1 publication Critical patent/EP3676889A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—ELECTRIC POWER NETWORKS; CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or discharging batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/70—Circuit arrangements for charging or discharging batteries or for supplying loads from batteries characterised by the mechanical construction
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to the field of DC batteries, and more particularly batteries with optimized lifetime.
  • a battery designed for electromobility is usually considered to have reached the end of its life when it has lost 20% of its original capacity.
  • a battery that still retains 80% of its initial capacity should still be able to serve secondary uses, even if it is no longer suitable for electromobility, its first use.
  • the invention therefore aims to provide a simple solution to all or part of these problems.
  • the present invention relates to a method for managing an electric energy storage battery, in which the battery is arranged to operate alternately:
  • the battery further comprising an electronic unit configured to implement the following steps during a first period of operation of the battery in the first configuration:
  • At least one means for measuring the battery so as to measure at least one value of at least one operating parameter of the battery, determining the end of the first operating period as a function of the at least one measured value for the at least one operating parameter,
  • the management method comprising a phase of using the battery during a second period of operation subsequent to the first period of operation, wherein the battery adopts the second configuration.
  • the first configuration is adapted to a first use which requires performance of the battery, during the first period of operation, greater than its use during the second period of operation; the second configuration of the battery provides other functions adapted to the constraints of the second period of operation.
  • a new operating period can begin, during which the user can operate the battery in the second configuration in a remote environment.
  • different use for the operation of the battery An example of a first use in mobility, having mechanical, vibration, shock and temperature constraints different from a second stationary use, for example a domestic interior environment, requiring a more precise thermal management, which will result in to increase the life of the battery.
  • the battery comprises a plurality of electric energy storage cells, and wherein the at least one measurement means comprises at least one of:
  • a means for measuring an electric power supplied by each cell of the plurality of cells, and by the plurality of cells a means for measuring a mechanical shock indicator and for counting a number of mechanical shocks suffered by the battery, a means of measuring a humidity level in the battery,
  • At least one operating parameter of the battery comprises at least one of the parameters among the following parameters:
  • a temperature shock indicator of the plurality of cells a minimum temperature of each cell of the plurality of cells, in operation or out of operation,
  • the at least one operating parameter of the battery comprises:
  • the determining step consists in determining the beginning of a new operating period if the value of the indicator is greater than 80% and if the value of the number of charge / discharge cycles is greater than 1000.
  • the method further comprises a final phase (201) of battery reform is implemented if the value of the health status indicator of the plurality of cells is greater than 80% and if the value of the number of charge / discharge cycles is less than 100.
  • the determining step determines that the health status indicator value of the plurality of cells is greater than 80% and the value of the number of charge / discharge cycles is less than at 100, the battery can not be used in a subsequent period. The battery will need to be recycled.
  • the invention also relates to a battery comprising:
  • a first structure comprising a plurality of electric energy storage cells, the plurality of cells being arranged for a flow of air to flow freely around and between the cells of the plurality of cells,
  • a second structure comprising an envelope configured to be removably mounted on the first structure; the battery being arranged to operate alternately: in a first configuration comprising the first structure and the envelope covering the first structure, or
  • the battery further comprising an electronic unit and at least one measuring means, the electronic unit being configured to control said at least one measuring means and to carry out the steps of the method according to one of the preceding claims, during a first period of operation of the battery in the first configuration.
  • the electronic unit comprises:
  • a measurement module configured to measure at least one value of at least one operating parameter of the battery
  • a processing module configured to determine an end of a period of time, according to the at least one measured value for the at least one operating parameter
  • a communication module configured to communicate the end of its period of time determined in the previous step.
  • the at least one measurement means comprises at least one of:
  • means for measuring a voltage means for measuring an electrical power supplied by each cell of the plurality of cells, and by the plurality of cells, a means for measuring a mechanical shock indicator and for counting a number of mechanical shocks suffered by the battery, a means for measuring a humidity level in the battery, a means for measuring a temperature of each cell of the plurality of cells, or a temperature gradient, a means of measuring a duration balancing each cell of the plurality of cells,
  • the first structure comprises a first branch interface adapted to the environment of use during the period of operation, the battery further comprising a connector adapter configured to be connected to the branch interface and provided with a second branch interface adapted to the new environment of use after the end of the period of operation.
  • Figure 1 shows schematically the battery in its envelope.
  • Figure 2 is a perspective view of the envelope of the battery.
  • Figure 3 is a perspective view of the battery core, with a plurality of elementary storage cells.
  • Figure 4 is a schematic representation of the battery with its connection interface and a connector adapter.
  • Figure 5 is a schematic representation of the process.
  • the method 100 is a method of managing a battery 1 for storing electrical energy.
  • the battery 1 is primarily intended, in a first configuration, for a given use, for example on electric mobility applications; the battery 1 is intended, as a secondary application, in a second configuration, to a less intensive use, for example in a stationary indoor application in a home environment.
  • the method 100 is primarily intended to monitor the state of health of the battery during its first use in the first configuration, so as to determine the appropriate time to move from the first mobility application to the second stationary application.
  • the battery 1 for storing electrical energy is generally provided with a core constituted by a plurality of elementary cells 11 for storing electrical energy, and a mechanical system to ensure the battery mechanical robustness adapted to the constraints related to the mobility of the first use. During this first period of use, the battery must indeed withstand vibration, shock, and moisture, while remaining portable.
  • constraints specific to the second stationary use are different: thermal environment, connectors, specific mechanical integration.
  • the mechanical system of a battery according to the invention comprises:
  • the first structure 2 has, on the other hand, the cooling characteristics enabling it to let a heat-transfer fluid pass between the cells 11, in the form of, for example, an air flow (by natural or forced convection), and makes it possible to respond standard battery standards (shock, vibration, overvoltage, over-current, short circuit, excessive temperature ).
  • the envelope can be provided with a handle to allow improved portability.
  • the protective casing 3 has the characteristics of resistance to direct impact and splashing water: typically, it is formed of an extruded part made of aluminum or plastic or thermoformed or injected plastic panels. For disassembly, these parts are easily connected using conventional screws, or a rail attachment system, integrated in the first structure for fixing the second structure, and for insertion into the application stationary.
  • the protective envelope 3 provides protection adapted to most environments, IP65 or IP67 protection for example for outdoor environments, during the first period of use in the first configuration.
  • the removal of the protective envelope 3 facilitates the removal of heat, harmful for the life of the battery and produced by the cells 11 during operation, and thus to increase the life of the battery.
  • the battery 1 further comprises an electronic unit 4 and at least one means of measuring, the electronic unit 4 being configured to control said at least one measuring means and to implement the steps of the method 100 according to one of the embodiments of the invention.
  • the on-board electronic unit may be of the battery management system (BMS) type.
  • BMS battery management system
  • the electronic unit 4 controls the measurement, by the at least one measuring means, of at least one of the following operating parameters:
  • the processing of the various information thus monitored by the electronic unit 4 makes it possible to choose the passage to the second life or the end of life.
  • the decisive parameters for deciding on the transition from the first use to the second use can be:
  • the health status indicator of the plurality of cells may be as follows: if the value of the indicator is greater than 80% and the value of the number of charge / discharge cycles is greater than 1000, then the battery can and must go to the next use phase, according to the second configuration.
  • Another example of a decision criterion concerning a non-reusable battery is as follows: if the value of the health status indicator of the plurality of cells is greater than 80% and the value of the number of charge cycles / discharges is less than 100, so the battery needs to be reformed and recycled.
  • control unit can be configured to monitor the following parameters:
  • shocks for example which must remain less than 1; If any of these criteria are not met, the battery must be sent for further diagnosis or recycling.
  • the implementation of a communication system directly integrated in the electronic card allows a regular monitoring (near distance communication, Bluetooth type, Lora, Zigbee, ... ⁇ or continuous (remote communication type GSM) to allow to put implement a change of life or an end of life in an optimal way.
  • a regular monitoring near distance communication, Bluetooth type, Lora, Zigbee, ... ⁇ or continuous (remote communication type GSM) to allow to put implement a change of life or an end of life in an optimal way.
  • the management method 100 according to the invention thus comprises the following steps:
  • the management method 100 comprising a use phase 200 of the battery during a second period of operation subsequent to the first period of operation, wherein the battery adopts the second configuration.
  • the method may also include a final phase 201 of battery reform, final phase implemented when certain operating parameters indicate that the battery is no longer able to work properly, even in a stationary environment and in the second configuration.
  • the invention also relates to a connector adapter 5, illustrated in Figure 4, which allows to integrate a simple and fast way a battery designed for a first use with a special connectivity 6, 7 in a second application requiring a specific connection 10.
  • the adapter 5 has two female plugs 8, 9, each female plug being configured to cooperate with a corresponding male plug 6, 7 of the particular connector, the adapter being configured to ensure the transformation of the connector 6.7 adapted to the first use, a connector 10 adapted to the second use.
  • the male plugs 6, 7 and the corresponding sockets 8, 9 are, for example, configured for the transport of signals, respectively of electrical power, and communication, to the plugs 10 of the connectors for the second application.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Abstract

Procédé (100) de gestion d'une batterie (1) de stockage d'énergie électrique, dans lequel la batterie (1) est agencée pour fonctionner alternativement dans une première configuration, ou dans une deuxième configuration, la batterie (1) comprenant en outre une unité électronique (4) configurée pour mettre en œuvre les étapes suivantes pendant une première période de fonctionnement de la batterie (1) dans la première configuration : commander au moins un moyen de mesure de la batterie de sorte à réaliser une mesure (101) d'au moins une valeur d'au moins un paramètre de fonctionnement de la batterie; déterminer (102) la fin de la première période de fonctionnement en fonction de la au moins une valeur mesurée pour l'au moins un paramètre de fonctionnement; communiquer (103) la fin de la première période de fonctionnement déterminée à l'étape précédente, le procédé de gestion comprenant une phase d'utilisation (200) de la batterie pendant une deuxième période de fonctionnement ultérieure à la première période de fonctionnement, dans laquelle la batterie adopte la deuxième configuration.

Description

Batterie à durée de vie optimisée
La présente invention concerne le domaine des batteries à courant continu, et plus particuiièrement des batteries à durée de vie optimisée.
Le développement très important du marché de la mobilité électrique notamment, stimule les recherches visant à optimiser la durée de vie des batteries. On considère habituellement qu'une batterie conçue pour l'électromobilité a atteint sa fin de vie lorsqu'elle a perdu 20% de sa capacité initiale. Pourtant, une batterie qui conserve encore 80 % de sa capacité initiale, devrait pouvoir encore servir pour des usages secondaires, même si elle n'est plus adaptée à l'électromobilité, son premier usage. Sur les batteries connues, aucune disposition n'est prévue pour faciliter une deuxième vie de ces batteries ; le propriétaire de batteries conçues pour l'électromobilité n'a le choix qu'entre deux options : soit confier ses batteries à une filière de recyclage, soit faire reconditionner ses batteries pour un nouvel usage, cette deuxième option étant coûteuse et pas viable économiquement.
L'invention a donc pour but de proposer une solution simple à tout ou partie de ces problèmes.
A cet effet, la présente invention concerne un procédé de gestion d'une batterie de stockage d'énergie électrique, dans lequel la batterie est agencée pour fonctionner alternativement:
dans une première configuration, ou
dans une deuxième configuration,
la batterie comprenant en outre une unité électronique configurée pour mettre en œuvre les étapes suivantes pendant une première période de fonctionnement de la batterie dans la première configuration :
commander au moins un moyen de mesure de la batterie de sorte à réaliser une mesure d'au moins une valeur d'au moins un paramètre de fonctionnement de la batterie, déterminer la fin de la première période de fonctionnement en fonction de la au moins une valeur mesurée pour l'au moins un paramètre de fonctionnement,
communiquer la fin de la première période de fonctionnement déterminée à i'étape précédente,
le procédé de gestion comprenant une phase d'utilisation de ia batterie pendant une deuxième période de fonctionnement ultérieure à la première période de fonctionnement, dans laquelle la batterie adopte la deuxième configuration.
Selon un mode de réalisation, la première configuration est adaptée à une première utilisation qui exige des performances de la batterie, pendant la première période de fonctionnement, plus importantes que son utilisation pendant la deuxième période de fonctionnement ; la deuxième configuration de la batterie assure d'autres fonctions adaptées aux contraintes de la deuxième période de fonctionnement.
Grâce à ces dispositions, à partir d'un moment, déterminé automatiquement par ia batterie à i'étape de détermination, une nouvelle période de fonctionnement peut commencer, pendant laquelle l'utilisateur peut faire fonctionner la batterie dans la deuxième configuration dans un environnement d'usage différent pour le fonctionnement de la batterie. On peut citer comme exemple une première utilisation en mobilité, présentant des contraintes mécaniques, de vibration, de choc, de température différentes d'un second usage stationnaire par exemple un environnement intérieur domestique, nécessitant une gestion thermique plus précise, ce qui aura pour résultat d'augmenter la durée de vie de ia batterie.
Selon un mode de réalisation, la batterie comprend une pluralité de cellules de stockage d'énergie électrique, et dans laquelle l'au moins un moyen de mesure comprend au moins l'un des moyens parmi:
un moyen de mesure d'un nombre de cycles de charges et de décharges pour la pluralité de cellules, un moyen de mesure d'un indicateur de santé de ia piuraiité de cellules,
un moyen de mesure d'un courant électrique,
un moyen de mesure d'une tension électrique,
- un moyen de mesure d'une puissance électrique fournie par chaque cellule de la pluralité de cellule, et par la pluralité de cellules, un moyen de mesure d'un indicateur de choc mécanique et de comptage d'un nombre de chocs mécaniques subis par la batterie, un moyen de mesure d'un taux d'humidité dans la batterie,
- un moyen de mesure d'une ou plusieurs températures de la pluralité de cellules, ou d'un gradient de température,
un moyen de mesure d'une durée d'équilibrage de chaque cellule, un moyen de mesure d'un nombre d'évènements critiques, et dans laquelle i'au moins un paramètre de fonctionnement de la batterie comprend au moins l'un des paramètres parmi les paramètres suivants :
un nombre de cycles de charges et de décharges,
un indicateur de l'état de santé de la pluralité de cellule,
une tension électrique maximum fournie par la pluralité de cellules, une tension électrique minimum fournie par la pluralité de cellules, - une tension électrique maximum fournie par chaque cellule de la pluralité de cellules,
une tension électrique minimum fournie par chaque cellule de ia pluralité de cellules,
un courant électrique de charge maximum fourni par la pluralité de cellules,
un courant électrique de décharge maximum fourni par la piuraiité de cellules, un maximum du courant électrique moyen de décharge fourni par la pluralité de cellules,
un maximum de la puissance électrique moyenne de décharge fournie par la pluralité de cellules,
- une durée d'utilisation en charge, une durée d'utilisation en décharge,
un nombre de fin de charge valide,
un nombre de fin de décharge valide,
un nombre d'interruption de fonctionnement,
- durée d'équilibrage de chaque cellule de la pluralité de cellules,
un indicateur de choc de température de la pluralité de cellules, une température minimum de chaque cellule de la pluralité de cellules, en fonctionnement ou hors fonctionnement,
une température maximum de chaque cellule de la pluralité de cellules, en fonctionnement ou hors fonctionnement,
une température minimum de la pluralité de cellules, en fonctionnement ou hors fonctionnement,
une température maximum de la pluralité de cellules, en fonctionnement ou hors fonctionnement,
- un gradient maximum de température pour chaque cellule de la pluralité de cellules,
une durée d'utilisation entre une première température et une deuxième température,
un nombre de cycles depuis la dernière mise à jour de la valeur de la capacité de la batterie
un nombre d'évènements critiques,
l'énergie totale entrée et sortie de la batterie. Selon un mode de réalisation, i'au moins un paramètre de fonctionnement de la batterie comprend :
un nombre de cycles de charges/décharges,
- un indicateur de l'état de santé de la pluralité de cellules, et l'étape de détermination consiste à déterminer le commencement d'une nouvelle période de fonctionnement si la valeur de l'indicateur est supérieure à 80% et si la valeur du nombre de cycles de charges/décharges est supérieur à 1000.
Selon un mode de réalisation, le procédé comprend en outre une phase finale (201) de réforme de la batterie est mise en œuvre si la valeur de l'indicateur de l'état de santé de la pluralité de cellules est supérieure à 80% et si la valeur du nombre de cycles de charges/décharges est inférieure à 100.
Selon un mode de réalisation, si l'étape de détermination détermine que la valeur de l'indicateur de l'état de santé de ia pluralité de cellules est supérieure à 80% et que la valeur du nombre de cycles de charges/décharges est inférieure à 100, la batterie ne pourra pas être utilisée dans une période suivante. La batterie devra être recyclée.
Selon un autre aspect, l'invention concerne également une batterie comprenant:
une première structure comprenant une pluralité de cellules de stockage d'énergie électrique, la pluralité de cellules étant agencée pour qu'un flux d'air circule librement autour et entre les cellules de ia pluralité de cellules,
- une deuxième structure comprenant une enveloppe configurée pour être montée, de manière démontable, sur ia première structure ; la batterie étant agencée pour fonctionner alternativement : dans une première configuration comprenant la première structure et l'enveloppe recouvrant la première structure, ou
dans une deuxième configuration comprenant la première structure sans l'enveloppe, ou bien la première structure et une partie seulement de l'enveloppe recouvrant partieilement la première structure;
la batterie comprenant en outre une unité électronique et au moins un moyen de mesure, l'unité électronique étant configurée pour contrôler ledit au moins un moyen de mesure et pour mettre en œuvre les étapes du procédé selon l'une des revendications précédentes, pendant une première période de fonctionnement de la batterie dans la première configuration.
Selon un mode de réalisation, l'unité électronique comprend :
un module de mesure, configuré pour mesurer au moins une valeur d'au moins un paramètre de fonctionnement de la batterie, un module de traitement, configuré pour déterminer une fin d'une période de temps, en fonction de la au moins une valeur mesurée pour le au moins un paramètre de fonctionnement, un module de communication, configuré pour communiquer la fin de Sa période de temps déterminée à l'étape précédente.
Selon un mode de réalisation, l'au moins un moyen de mesure comprend au moins l'un des moyens parmi :
un moyen de mesure d'un nombre de cycles de charges et de décharges pour la pluralité de cellules,
un moyen de mesure d'un indicateur de santé de la pluralité de cellules
un moyen de mesure d'un courant électrique,
un moyen de mesure d'une tension électrique, un moyen de mesure d'une puissance électrique fournis par chaque cellule de la pluralité de cellule, et par la pluralité de cellules, un moyen de mesure d'un indicateur de choc mécanique et de comptage d'un nombre de chocs mécaniques subis par la batterie, un moyen de mesure d'un taux d'humidité dans la batterie, un moyen de mesure d'une température de chaque cellule de la pluralité de cellules, ou d'un gradient de température, un moyen de mesure d'une durée d'équilibrage de chaque cellule de la pluralité de celiuies,
un moyen de mesure d'un nombre d'évènements critiques.
Selon un aspect de l'invention, la première structure comprend une première interface de branchement adaptée à l'environnement d'usage pendant la période de fonctionnement, la batterie comprenant en outre un adaptateur de connectique configuré pour être branché sur l'interface branchement et munie d'une deuxième interface de branchement adaptée au nouvel environnement d'usage après la fin de la période de fonctionnement.
Grâce à ces dispositions, il est facile d'intégrer la batterie, qui était définie pour fonctionner selon une première configuration adaptée à un premier environnement d'usage, à un nouvel environnement d'usage, caractérisé par une connectique différente.
Pour sa bonne compréhension, l'invention est décrite en référence aux dessins ci- annexés représentant, à titre d'exemple non limitatif, une forme de réalisation d'un dispositif selon l'invention.
Figure 1 représente schématiquement la batterie dans son enveloppe. Figure 2 est une vue en perspective de l'enveioppe de la batterie.
Figure 3 est une vue en perspective du cœur de la batterie, avec une pluralité de cellules de stockage élémentaires.
Figure 4 est une représentation schématique de la batterie avec son interface de branchement et un adaptateur de connectique.
Figure 5 est une représentation schématique du procédé.
Dans la description détaillée qui suit des figures, les mêmes éléments ou les éléments remplissant des fonctions identiques pourront conserver les mêmes références de manière à simplifier la compréhension de l'invention.
Selon un mode de réalisation du procédé 100 selon l'invention, le procédé 100 est un procédé de gestion d'une batterie 1 de stockage d'énergie électrique. La batterie 1 est destinée en premier lieu, dans une première configuration, à un usage donné, par exemple sur des applications de mobilité électrique ; la batterie 1 est destinée, à titre d'application secondaire, dans une deuxième configuration, à un usage moins intensif, par exemple dans une application stationnaire d'intérieur en environnement domestique.
Le procédé 100 est destiné principalement à surveiller l'état de santé de la batterie au cours de sa première utilisation dans la première configuration, de manière à déterminer le moment opportun pour passer de la première application de mobilité à la deuxième application stationnaire. Ainsi que cela est illustré sur les figures 1, 2 et 3 la batterie 1 de stockage d'énergie électrique est en général pourvue d'un cœur constitué d'une pluralité de cellules élémentaires 11 pour le stockage de l'énergie électrique, et d'un système mécanique pour assurer à la batterie une robustesse mécanique adaptée aux contraintes liées à la mobilité de la première utilisation. Au cours de cette première période d'utilisation, la batterie doit en effet résister aux vibrations, aux chocs, et à l'humidité, tout en restant portable.
Les contraintes propres à la deuxième utilisation stationnaire sont différentes : environnement thermique, connectiques, intégration mécanique spécifique.
Ainsi, le système mécanique d'une batterie selon l'invention comprend :
Une première structure 2 permettant de supporter les contraintes de l'application stationnaire, notamment le refroidissement et la connectique spécifique ; cette première structure 2 comprend notamment le cœur constitué de la pluralité de cellules 11 qui assure la fonction principale de stockage de l'énergie électrique.
La première structure 2 présente d'autre part les caractéristiques de refroidissement lui permettant de laisser passer un fluide caloporteur entre les cellules 11, sous la forme par exemple d'un flux d'air (par convection naturelle ou forcée), et permet de répondre aux normes classiques de la batterie (chocs, vibrations, surtension, surintensité, court-circuit, température abusives...).
Une deuxième structure 3, de type enveloppe de protection supplémentaire, configurée pour être montée, de manière démontable, sur la première structure, pour la protéger des contraintes de l'application mobilité : enveloppe de protection aux chocs, à l'humidité et aux vibrations.
L'enveloppe peut être pourvue d'une poignée pour permettre une portabilité améliorée. L'enveloppe de protection 3 présente les caractéristiques de résistance aux chocs directs et aux projections d'eau : typiquement, elle est formée d'une pièce extrudée en aluminium ou en plastique ou de panneaux thermoformés ou injectés en plastique. Pour le démontage, ces pièces sont faciiement connectées à l'aide de vis classiques, ou d'un système de rail d'accroche, intégré à la première structure pour la fixation de la deuxième structure, et pour l'insertion dans l'application stationnaire.
Ainsi, l'enveloppe de protection 3 confère une protection adaptée à la plupart des environnements, protection IP65 ou IP67 par exemple pour les environnements extérieurs, pendant la première période d'utilisation dans la première configuration.
Pendant la deuxième période d'utilisation, en environnement moins contraignant, par exemple à l'intérieur, le fait d'enlever l'enveloppe de protection 3 permet de faciliter l'évacuation de la chaleur, nocive pour la durée de vie de la batterie et produite par les cellules 11 au cours du fonctionnement, et donc d'augmenter la durée de vie de la batterie.
D'autre part, pour surveiller les différents indicateurs de l'état de santé de la batterie au cours d'une première période d'utilisation dans la première configuration, la batterie 1 comprend en outre une unité électronique 4 et au moins un moyen de mesure, l'unité électronique 4 étant configurée pour contrôler ledit au moins un moyen de mesure et pour mettre en oeuvre les étapes du procédé 100 selon l'un des modes de réalisation de l'invention.
Ainsi, pour connaître au mieux les caractéristiques de vieillissement de la batterie et pouvoir décider de la date optimale de changement de vie, l'unité électronique embarquée pourra être du type « battery management System » (BMS). Pour prendre en compte les contraintes des deux types d'application, l'unité électronique 4 commande la mesure, par l'au moins un moyen de mesure, d'au moins un des paramètres de fonctionnement suivants:
nombre de cycles de charges et de décharges,
- indicateur de l'état de santé de la pluralité de cellule,
tension électrique maximum fournie par la pluralité de cellules, tension électrique minimum fournie par la pluralité de cellules, tension électrique maximum fournie par chaque cellule,
tension électrique minimum fournie par chaque cellule, - gradient maximum de tension électrique fournie par chaque cellule, courant électrique de charge maximum fourni par la pluralité de cellules,
courant électrique de décharge maximum fourni par la pluralité de cellules,
- maximum du courant électrique moyen de décharge fourni par la pluralité de cellules,
maximum de la puissance électrique moyenne de décharge fournie par la pluralité de cellules,
durée d'utilisation en charge,
- durée d'utilisation en décharge,
nombre de fin de charge valide,
nombre de fin de décharge valide,
nombre d'interruption de fonctionnement,
durée d'équilibrage de chaque cellule de la pluralité de cellules, un indicateur de choc de température de la pluralité de cellules, température minimum de chaque cellule de la pluralité de cellules, en fonctionnement ou hors fonctionnement,
température maximum de chaque cellule de la pluralité de cellules, en fonctionnement ou hors fonctionnement,
- température minimum de la pluralité de cellules, en fonctionnement ou hors fonctionnement,
température maximum de la pluralité de cellules, en fonctionnement ou hors fonctionnement,
gradient maximum de température pour chaque cellule de la pluralité de cellules,
durée d'utilisation entre une première température et une deuxième température,
nombre de cycles depuis la dernière mise à jour de la valeur de la capacité de la batterie,
- nombre d'évènements critiques,
l'énergie totale entrée et sortie de la batterie.
Le traitement des différentes informations ainsi surveillées par l'unité électronique 4 permet de faire le choix du passage à la seconde vie ou à la fin de vie.
Par exemple, les paramètres déterminants pour décider le passage de la première utilisation à la deuxième utilisation peuvent être :
le nombre de cycles de charges et de décharges,
l’indicateur de l'état de santé de la pluralité de cellule, et le critère de décision peut être le suivant : si la valeur de l'indicateur est supérieure à 80% et si la valeur du nombre de cycles de charges/décharges est supérieur à 1000, alors la batterie peut et doit passer à la phase d'utilisation suivante, selon la deuxième configuration. Un autre exemple de critère de décision, concernant une batterie non réutilisable est le suivant : si la valeur de l'indicateur de l'état de santé de la pluralité de cellules est supérieure à 80% et si la valeur du nombre de cycles de charges/décharges est inférieure à 100, alors la batterie doit être réformée et recyclée.
Avantageusement, sur une batterie configurée pour fournir une tension nominale de 56 Volts, l'unité de contrôle peut être configurée pour surveiller les paramètres suivants :
tension électrique maximum fournie par la pluralité de cellules, qui doit rester inférieure à 60 Volts ;
- tension électrique minimum fournie par la pluralité de cellules, qui doit rester supérieure à 20 Volts ;
tension électrique maximum fournie par chaque cellule, qui doit rester inférieure à 4,2 Volts ;
tension électrique minimum fournie par chaque cellule, qui doit rester supérieure à 2,5 Volts ;
indicateur de l'état de santé de la pluralité de cellule, qui doit rester supérieur à 80% ;
courant électrique de charge maximum fourni par la pluralité de cellules, qui doit rester inférieur à 5 Ampères;
- courant électrique de décharge maximum fourni par la pluralité de cellules, qui doit rester inférieur à 20 Ampères;
gradient maximum de tension électrique fournie par chaque cellule, qui doit rester inférieur à 15 degrés celsius;
température de la pluralité de cellules, en fonctionnement, qui doit rester comprise entre 0 degrés celsius et 50 degrés celsius ;
température de la pluralité de cellules, hors fonctionnement, qui doit rester comprise entre -20 degrés celsius et 60 degrés celsius ;
nombre d'évènements critiques, chocs par exemple, qui doit rester inférieur à 1 ; Si l'un de ces critères n'est pas satisfait, la batterie doit être envoyé en diagnostique plus approfondi ou recyclée.
La mise en place d'un système de communication directement intégré à la carte électronique permet un suivi régulier (communication à distance proche, type Bluetooth, Lora, Zigbee,... } ou continu (communication à distance type GSM) pour permettre de mettre en oeuvre un changement de vie ou une fin de vie de manière optimale.
Ainsi, le procédé de gestion 100 selon l'invention, tel qu'illustrée schématiquement à la figure 5, comprend donc les étapes suivantes :
- commander au moins un moyen de mesure de la batterie de sorte à réaliser une mesure 101 d'au moins une valeur d'au moins un paramètre de fonctionnement de la batterie,
déterminer 102 la fin de la première période de fonctionnement en fonction de la au moins une valeur mesurée pour le au moins un paramètre de fonctionnement,
communiquer 103 la fin de la première période de fonctionnement déterminée à l'étape précédente,
le procédé 100 de gestion comprenant une phase d'utilisation 200 de la batterie pendant une deuxième période de fonctionnement ultérieure à la première période de fonctionnement, dans laquelle la batterie adopte la deuxième configuration.
Selon un mode de réalisation du procédé de gestion 100 de la batterie 1, le procédé peut également comprendre une phase finale 201 de réforme de la batterie, phase finale mise en œuvre lorsque certains paramètres de fonctionnement indiquent que la batterie n'est plus en mesure de fonctionner correctement, même dans un environnement stationnaire et dans la deuxième configuration.
Enfin, pour faciliter le passage de la première à la deuxième utilisation, l'invention concerne également un adaptateur de connectique 5, illustré à la figure 4, qui permet d'intégrer de manière simple et rapide une batterie conçue pour un premier usage avec une connectique particulière 6, 7 dans une deuxième application nécessitant une connectique spécifique 10. L'adaptateur 5 comporte deux fiches femelles 8, 9, chaque fiche femelle étant configurée pour coopérer avec une fiche mâle correspondante 6, 7 de la connectique particulière, l'adaptateur étant configuré pour assurer la transformation de la connectique 6,7 adaptée au premier usage, en une connectique 10 adaptée au deuxième usage. Les fiches mâles 6, 7 et les fiches femelles 8, 9 correspondantes sont, par exemple, configurées pour le transport des signaux, respectivement de puissance électrique, et de communication, jusqu'au fiches 10 de la connectique pour la deuxième application.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé (100) de gestion d'une batterie (1) de stockage d'énergie éiectrique, dans lequel la batterie (1) est agencée pour fonctionner alternativement :
dans une première configuration, ou
- dans une deuxième configuration,
la batterie (1) comprenant en outre une unité électronique (4) configurée pour mettre en oeuvre les étapes suivantes pendant une première période de fonctionnement de la batterie (1} dans la première configuration :
commander au moins un moyen de mesure de la batterie de sorte à réaliser une mesure (101) d'au moins une valeur d'au moins un paramètre de fonctionnement de ia batterie,
déterminer (102) la fin de la première période de fonctionnement en fonction de la au moins une valeur mesurée pour l'au moins un paramètre de fonctionnement,
- communiquer (103) la fin de la première période de fonctionnement déterminée à i'étape précédente,
le procédé de gestion comprenant une phase d'utilisation (200) de la batterie pendant une deuxième période de fonctionnement ultérieure à la première période de fonctionnement, dans laquelle la batterie adopte ia deuxième configuration.
2. Procédé (100) selon la revendication 1, dans lequel la batterie (1) comprend une pluralité de cellules de stockage d'énergie éiectrique, et dans laquelle l'au moins un moyen de mesure comprend au moins l'un des moyens parmi :
un moyen de mesure d'un nombre de cycles de charges et de décharges pour la pluralité de cellules,
un moyen de mesure d'un indicateur de santé de la pluralité de cellules,
un moyen de mesure d'un courant électrique,
un moyen de mesure d'une tension électrique, un moyen de mesure d'une puissance éiectrique fournie par chaque ceüule de la pluralité de cellule, et par la pluralité de cellules, un moyen de mesure d'un indicateur de choc mécanique et de comptage d'un nombre de chocs mécaniques subis par la batterie, un moyen de mesure d'un taux d'humidité dans la batterie, un moyen de mesure d'une ou plusieurs températures de la pluralité de cellules, ou d'un gradient de température,
un moyen de mesure d'une durée d'équilibrage de chaque cellule, un moyen de mesure d'un nombre d'évènements critiques,
et dans laquelle l'au moins un paramètre de fonctionnement de la batterie comprend au moins l'un des paramètres parmi les paramètres suivants :
un nombre de cycles de charges et de décharges,
un indicateur de l'état de santé de la pluralité de cellule,
- une tension électrique maximum fournie par la pluralité de cellules, une tension électrique minimum fournie par la pluralité de cellules, une tension électrique maximum fournie par chaque cellule de la pluralité de cellules,
une tension électrique minimum fournie par chaque cellule de la pluralité de cellules,
un courant électrique de charge maximum fourni par la pluralité de cellules,
un courant électrique de décharge maximum fourni par la pluralité de cellules,
un maximum du courant électrique moyen de décharge fourni par la pluralité de cellules, un maximum de ia puissance électrique moyenne de décharge fournie par la pluralité de cellules,
une durée d'utilisation en charge,
une durée d' utilisation en décharge,
- un nombre de fin de charge valide,
un nombre de fin de décharge valide,
un nombre d'interruption de fonctionnement,
durée d'équilibrage de chaque cellule de la pluralité de celiules, un indicateur de choc de température de la pluralité de cellules, - une température minimum de chaque celluie de la pluralité de cellules, en fonctionnement ou hors fonctionnement,
une température maximum de chaque cellule de ia pluraiité de cellules, en fonctionnement ou hors fonctionnement,
une température minimum de la pluralité de cellules, en fonctionnement ou hors fonctionnement,
une température maximum de la pluralité de cellules, en fonctionnement ou hors fonctionnement,
un gradient maximum de température pour chaque cellule de la pluralité de cellules,
- une durée d'utilisation entre une première température et une deuxième température,
un nombre de cycles depuis la dernière mise à jour de la valeur de la capacité de la batterie
un nombre d'évènements critiques,
i'énergie totale entrée et sortie de la batterie.
3. Batterie (1) de stockage d'énergie électrique, la batterie (1) comprenant:
une première structure (2) comprenant une pluralité de cellules de stockage d'énergie électrique, la pluralité de cellules étant agencée pour qu'un flux d'air circule librement autour et entre les cellules de la pluralité de cellules,
une deuxième structure (3) comprenant une enveloppe configurée pour être montée, de manière démontable, sur la première structure ;
la batterie (1) étant agencée pour fonctionner alternativement :
dans une première configuration comprenant la première structure et l'enveloppe recouvrant la première structure, ou
dans une deuxième configuration comprenant la première structure sans ('enveloppe, ou bien ia première structure et une partie seulement de l'enveloppe recouvrant partiellement la première structure ;
la batterie (!) comprenant en outre une unité électronique (4) et au moins un moyen de mesure, l'unité électronique (4) étant configurée pour contrôler ledit au moins un moyen de mesure et pour mettre en oeuvre les étapes du procédé (100) seion l'une des revendications précédentes, pendant une première période de fonctionnement de la batterie (1) dans la première configuration.
4. Batterie {1} de stockage d'énergie électrique selon la revendication précédente, dans laquelle la première structure comprend une première interface de branchement (6,7) adaptée à i'environnement d'usage pendant la période de fonctionnement, la batterie comprenant en outre un adaptateur de connectique (5) configuré pour être branché sur l'interface branchement (6,7) et munie d'une deuxième interface de branchement (10) adaptée au nouvel environnement d'usage après la fin de la période de fonctionnement.
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