3.3.2. Analyse de mesures
La perturbation fut appliquée sur la cellule trois.
Théoriquement, son impacte doit être visible sur les cellules
voisines directes, à savoir la cellule deux et la cellule quatre. Dans
le
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but de suivre de façon rigoureuse cette perturbation, on a
choisie d'étendre l'étude sur les deux autres cellules, la
cellule un et la cellule cinq.
Pour les perturbations sous formes sinusoïdale ou en dent
de scie, les mesures sont enregistrées pour les fréquences
suivantes : 62,5Hz, 125Hz, 250Hz, 500Hz, 1KHz, 2KHz et 4KHz. Pour la
perturbation impulsive, on a les deux signaux représentés par les
deux figures suivantes.
Figure 3.7 : Bruit impulsif à la fréquence
1/10Hz
Figure 3.8 : Bruit impulsif à la fréquence
1/6Hz
L'analyse de ces mesures s'est effectuée dans le
domaine temporel et fréquentiel. Cette étude est une étude
relative qui s'intéresse à l'électronique de ces deux BMS
(MAX11068 et LTC6802). Donc, on considère ces derniers comme une boite
noire. En outre, on ne suit pas les phénomènes de diaphonie et
d'injection de charge entre pistes ou entre composants. Car, on ne dispose que
des mesures.
Les mesures faites sur les deux systèmes d'acquisition
de données sont enregistrées durant la même fenêtre
de lecture (durée identique). Le fait d'utiliser un CAN avec un
débit plus important pour le MAX11068 fait qu'il y a plus de
données à analyser, malgré tout il était important
que la durée soit rigoureusement identique car la perturbation peut
entraîner des phénomènes de charge et décharge
dépendant de la durée d'application de la perturbation.
Par rapport à la ressemblance des résultats des
deux BMS, on a préféré représenter l'analyse des
mesures suivant le domaine de variation (domaine temporel ou domaine
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fréquentiel) pour mettre en évidence l'existence
des phénomènes de diaphonie et la résistance à
l'injection du charge.
3.3.2.1. Analyse temporelle
L'analyse temporelle s'appui sur la forme temporelle de mesures
ou encore la variation dans le temps des valeurs enregistrées.
Lors du tracé de l'évolution temporelle des
tensions de sorties de différentes cellules, on a constaté
qu'elles ne varient pas autour d'une valeur moyenne fixe pour chacune des
cellules. Par contre, ces tracés évoluent linéairement
comme le montre la figure suivante.
Figure 3.9 : Représentation temporelle de la sortie de
la troisième cellule sur la carte MAX11068 à
0°C et avec
un bruit de 62,5Hz
Dans le but de minimiser l'erreur de mesure, on a
utilisé la régression linéaire pour supprimer cette
variation. Cette technique consiste à représenter le signal non
bruité sous la forme :
(3.2)
Où << a >>
représente la valeur du gain et << b
>> la valeur d'offset. Pour la détermination de
leurs valeurs les deux équations suivantes l'assurent.
(3.4)
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(3.5)
Le signe de << a >>
reflète l'état de cellules. En effet, si << a
>> est positif alors, la cellule étudiée est
dans une phase de charge. Par contre, s'il est négatif, cette
dernière se décharge. De plus, la valeur de ce paramètre
permet d'interpréter qualitativement la valeur de la résistance
à l'injection de charge. En outre, si << a
>> est importante en valeur alors, la cellule se charge
rapidement. Donc la résistance à l'injection de charge est faible
et vise versa. De plus, ce paramètre permet de suivre la diaphonie en
détectant la similitude du comportement de ce facteur à travers
les différentes cellules utilisées.
Le paramètre << b
>> qui signifie la valeur à l'origine est mit en
valeur pour connaitre l'état de charge de chaque cellule. En effet, ce
paramètre permet de déterminer la tension au début du test
de chaque cellule.
Figure 3.10 : Evolution du paramètre << b >>
à 0°C pour la MAX11068
La figure précédente illustre que les batteries
sont utilisées à différents niveau de charge. Ensuite, la
variation de ce paramètre est due au chargement de ces cellules
causé par la perturbation introduite. On remarque que les valeurs du
paramètre << b >> décroit
pour les températures de 20°C et 40°C car les cellules sont
passées en mode décharge. Les figures du paramètre
<< a >> illustrent ce changement.
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Figure 3.11 : Représentation du paramètre
<< a >> pour les cinq premières cellules à 0°C
pour la
MAX11068
La figure précédente représente la variation
du paramètre << a >> en fonction
de la fréquence de perturbation. Cette variation est
représentée pour les cellules testées.
Le fait d'ajouter une source de courant devrait permettre la
charge de la batterie. Or plus la fréquence du bruit augmente, plus la
valeur de << a >> diminue. Comme le
chargement est limité par la résistance de charge, il semble que
l'influence de cette dernière soit plus importante lorsque la
fréquence augmente.
On examine le comportement des cellules voisines par rapport
à la perturbation appliquée sur la troisième cellule. On
voit apparaitre une similitude d'évolution. Le paramètre <<
a >> calculé pour chaque cellule varie
sensiblement de la même façon que celui de la cellule 3.
Les figures suivantes décrivent l'évolution du
gain à 20°C et à 40°C. On remarque bien que la
variation de ce facteur diminue lorsque la température augmente. La
variation devient moins importante. Elle tend vers décrire le
comportement normale des batteries ; la batterie délivre de
l'énergie au cours du temps donc elle se décharge.
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Figure 3.12 : Représentation du paramètre
<< a >> pour les cinq premières cellules à 20°C
pour la
MAX11068
Figure 3.13 : Représentation du paramètre
<< a >> pour les cinq premières cellules à 40°C
pour la
MAX11068
A ces deux températures, on remarque que la
perturbation appliquée sur la cellule trois ne permet pas de la charger.
Le domaine de variation du terme << a >> est très
faible. Il est intéressent de constater que cette perturbation qui
n'applique pas une charge de la troisième cellule implique une
décharge des autres cellules. Ceci semble être un fonctionnement
normal car sans une source de chargement, les cellules fournissent une tension
et donc elles se déchargent.
Comme le montrent les figures précédentes, plus
la température augmente plus le fonctionnement des batteries devient
normal. Ce résultat est conforme avec le fonctionnement en
température des batteries Li-Ion déjà
présenté dans le chapitre précédent : les batteries
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Li-Ion atteignent leur fonctionnement optimal pour des
températures élevées. En plus, la résistance
interne des batteries Li-Ion est inversement proportionnelle à la
température. Donc si la température augmente, la
résistance interne diminue et donc, l'amplitude de la perturbation
diminue.
Ce résultat peut encore évoquer la diaphonie
comme étant reliée à la structure en série des
cellules : si la cellule trois ne charge pas, les autres se déchargent.
Si la cellule centrale se charge, les autres, dans une moindre mesure, se
chargent. L'analyse fréquentielle traitera de près le
phénomène de diaphonie.
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