Etude et évaluation des performances des systèmes de gestion de batteries lithium- ion

Conclusion générale

Dans ce document, nous avons étudié deux systèmes de mesure de tension multiplexés basés sur deux technologies différentes. Nous nous sommes intéressés à l'impact d'une perturbation appliquée à l'entrée des systèmes testés. Nous avons analysé ses effets en termes de diaphonie et d'injection de charge.

En effet, une étude préalable de la batterie lithium-ion, ses terminologies et son BMS, nous a permis de se familiariser avec cette technologie qui représente une partie indispensable des applications de télécommunication et souvent oubliée.

Ensuite, une étude du comportement électrochimique des Li-Ion à travers une étude de modélisation, nous a permis d'approfondir nos connaissances dans ce domaine.

Enfin, une étude relative de deux BMS testés en termes de diaphonie et d'injection de charge a été menée pour évaluer l'effet d'un courant de charge/décharge. Nous avons encore analysé la robustesse de chaque BMS à ces phénomènes et nous avons terminé notre étude par une comparaison dans le domaine temporel et dans le domaine fréquentiel entre eux. Le résultat confirme ceux d'une première étude où il fut montré que le BMS LTC6802 était plus robuste que le BMS MAX11068.

Suite à l'étude des architectures de deux BMS et à partir des nouvelles exigences des fabricants de batteries comme la minimisation de la consommation d'énergie du BMS, nous avons proposé une autre architecture de convertisseur analogique numérique. Celle-ci correspond au CAN à traversée de niveau. Cette étude sera développée dans le cadre d'un projet de mastère.

A travers ces travaux effectués lors de mon projet de fin d'étude, j'ai eu l'occasion de découvrir de nouvelles notions que je n'ai pas eu l'occasion d'étudier tout au long de mon cursus scolaire tel que le module d'alimentation et son gestionnaire. Il m'a permis aussi de renforcer mes connaissances dans le domaine d'architecture des systèmes de télécommunication, grâce à l'étude de différentes architectures multiplexées et de différents CAN.

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Annexe 1: la datasheet de la batterie

VL34480

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Annexe 2: Le convertisseur A/N à

traversée de niveau

Introduction

Les applications mobiles tels que les réseaux de capteurs distribués, la téléphonie portable, les systèmes de gestion de batteries, les appareils implémentés pour contrôler les corps humain, etc., sont à ressources et consommation d'énergie limitées et de taille réduite. Dans ce contexte, le LCSS (Level Crossing sampling schema) est proposé comme une solution efficace. Dans cette annexe, on s'intéressera en premier lieu au processus d'échantillonnage. Puis, on présentera le LCSS. Et on terminera par le LC-ADC.

I. Processus d'échantiionnage

Le processus d'échantillonnage est le fait de convertir un signal analogique en une représentation discrète. Dans le domaine temporel, il s'assure en multipliant le signal x(t) par la fonction d'échantillonnage donnée par l'équation suivante :

(II.1)

Où est une fonction de Dirac et {t_n} est la séquence d'instants d'échantillonnage.

Ainsi, le signal échantillonné est donné par l'équation suivante :

(II.2)

Dans le domaine fréquentiel, le processus d'échantillonnage est un produit de convolution entre le spectre du signal analogique et la fonction d'échantillonnage. Si SF(f) est la transformée de Fourier de sF(t), le résultat est décrit par l'expression suivante :

(II.3)

D'où, la transformée de Fourier du signal échantillonné est définie par l'équation suivante :

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(II.4)

Où X(f) est le spectre du signal analogique d'entrée.

III. L'échantillonnage à traversée de niveau (LC-ADC)

Le concept de l'échantillonnage à traversée de niveau est connu dés les années cinquante. Il est connu aussi comme étant l'échantillonnage par événement. Le principe de prélèvement des échantillons est décrit par la figure suivante. On ne capte un échantillon que lorsque de signal analogique d'entrée traverse un seuil des seuils prédéfinis. Les échantillons ne sont pas équidistants par rapport à l'échelle temporelle. Cette caractéristique dépend de la variation du signal d'entrée.

Figure II.1 : Processus d'échantillonnage à traversée de niveau

Le choix de la distribution des niveaux est relié à la variation du signal X(t). La figure précédente représente une distribution équidistante, où le quantum q est l'espacement entre deux seuils successifs. Encore, la distribution peut être logarithmique ou une autre distribution.

Pour ce type d'échantillonnage, chaque échantillon est un couple (x_n, t_n). Où x_n est l'amplitude et t_n l'instant d'échantillonnage. Voir la quantification du temps, x_n doit être égal à un seuil et t_n peut être calculé en utilisant l'expression suivante :

(II.5)

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Où, t_n est l'instant de l'échantillon courant, _tn-1 la date de l'échantillon précédent et dt_n est l'intervalle séparant les instants de l'échantillon courant et précédent. Pour initialiser le processus, on propose que t1 et dt1 soient nuls.

L'échantillonnage classique ne s'intéresse pas à la variation temporelle du signal analogique d'entrée. En effet, il échantillonne à une période fixe, choisie pour respecter le critère de Shannon. Donc, il prélève une quantité d'information non utile, en particulier, pour les signaux à faible variation sporadique tels que l'électrocardiogramme, le phono cardiogramme, le signal sismique, etc. Cela peut engendrer une augmentation de l'espace mémoire utilisé, de la band passante de transmission, de la consommation d'énergie, etc.

Si on adapte de processus d'échantillonnage à la variation temporelle du signal, on assure l'efficacité des ressources employées.