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Mécatronique et Numérique

Des batteries suivies de près

Soumis à des sollicitations dynamiques très sévères, le système batterie représente le composant le plus critique dans le véhicule électrifié. La maîtrise de son état de charge (SOC) et de son état de santé (SOH) est indispensable à la fois pour la gestion de l'ensemble du groupe motopropulseur et pour éviter la détérioration des prestations et de la durée de vie de la batterie.

Contacts scientifiques :

Domenico Di Domenico
Direction Technologie, Informatique et Mathématiques appliquées
domenico.didomenico@ifpen.fr

Yann Creff
Direction Technologie, Informatique et Mathématiques appliquées
yann.creff@ifpen.fr

Le SOC et le SOH ne sont pas directement mesurables à bord du véhicule. Une estimation précise et fiable à partir des mesures disponibles est donc nécessaire. Ce problème est difficile à traiter car, d'une part, les cellules constituant le pack batterie sont le siège de phénomènes électrochimiques très complexes et, d'autre part, le pack batterie est peu instrumenté. Les estimateurs d'état de charge sont communément basés sur l'intégration du courant dans le temps. Ils ont un caractère prédictif limité puisqu'ils ne sont pas capables d'estimer l'état initial, les surtensions et la puissance disponible.

La solution proposée par les chercheurs d'IFPEN consiste à utiliser un filtre de Kalman étendu, capable d'estimer l'état interne de la cellule. Ce filtre est basé à la fois sur un modèle dynamique de la cellule et sur des mesures de tension et de courant aux bornes de la batterie.

L'approche retenue repose sur la modélisation de phénomènes électrochimiques par analogie électrique. Testé au banc HIL (Hardware in the Loop) d'IFPEN sur différentes technologies de batteries, ce filtre a montré de bonnes précisions de l'estimation de charge, de l'énergie et de la puissance disponibles. Ces niveaux de précision seront améliorés par des techniques de filtrage des erreurs non-gaussiennes, de mesure et de modélisation, comme par exemple le filtre particulaire.

Publication

  • D. Di Domenico, A. Stefanopoulou, G. Fiengo, Journal of Dynamic Systems, Measurement, and Control (JDSMC), 2010, 132 (6).
    >> DOI: 10.1115/1.4002475

 

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