Un nouveau système de batterie pour véhicules électriques utilise des signaux internes pour détecter les dommages aux cellules en temps réel.

Des chercheurs ont mis au point un système de batterie qui surveille les dommages et le vieillissement des cellules depuis l'intérieur des packs de véhicules électriques.

Des chercheurs autrichiens ont mis au point un nouveau système de gestion de batterie (BMS: Battery Management System) capable de détecter les dommages cachés et de suivre le vieillissement des batteries des véhicules électriques, ce qui pourrait améliorer la sécurité, les performances et la durée de vie.

Cette technologie a été développée dans le cadre du projet Nemo, financé par l'UE, par l'Université de technologie de Graz (TU Graz), la Vrije Universiteit Brussel et plusieurs partenaires industriels. Contrairement aux systèmes de gestion de batteries classiques qui surveillent principalement la tension, le courant et la température, cette nouvelle approche offre une vision directe des conditions à l'intérieur des cellules.

Les systèmes de batteries actuels s'appuient souvent sur des calculs externes pour évaluer l'état des batteries. De ce fait, il peut être difficile de détecter les dommages ou le vieillissement des cellules individuelles avant que leurs performances ne commencent à décliner.

Les chercheurs affirment que les nouveaux modèles et algorithmes permettent au système de gestion de la batterie d'identifier de manière autonome les défauts, de surveiller la dégradation des cellules et de déterminer quand une maintenance peut être nécessaire.

Inspection des batteries

Un élément clé du projet consistait à améliorer la capacité du système à détecter les risques pour la sécurité avant qu'ils ne deviennent des problèmes graves.

« Le système de gestion des batteries est un outil important pour une exploitation plus sûre et plus durable des véhicules électriques », a déclaré Christoph Drießen de l'Institut de sécurité des véhicules de l'Université technique de Graz.

Pour entraîner le système, les chercheurs ont délibérément endommagé des cellules de batterie lors de tests en laboratoire. Certaines cellules ont été déformées mécaniquement afin de simuler des incidents tels que de légers chocs lors du stationnement. Les données obtenues ont ensuite servi à développer des algorithmes capables de reconnaître des signes de dommages similaires sur des batteries réelles.

Le système repose sur la spectroscopie d'impédance électrochimique (EIS), une technique utilisant des capteurs pour mesurer la résistance électrique à l'intérieur des cellules de la batterie. Cela permet aux ingénieurs de recueillir des informations directement à l'intérieur de la batterie, au lieu de déduire son état uniquement par des mesures externes.

Les chercheurs affirment que ce niveau de surveillance supplémentaire pourrait permettre d'identifier les cellules endommagées à un stade plus précoce, réduisant ainsi les risques pour la sécurité et permettant une maintenance avant que des problèmes plus importants ne surviennent.

« Si nous détectons les défauts et les dommages aux cellules individuelles de la batterie à un stade précoce grâce au BMS, de nombreux dangers peuvent être évités », a déclaré Drießen.

Détection du vieillissement plus intelligente

Au-delà de la sécurité, les chercheurs se sont également intéressés à la compréhension du vieillissement des batteries au fil du temps.

L'équipe de l'Université technique de Graz a mis au point un modèle permettant de prédire les variations de volume des cellules d'une batterie lors des cycles de charge et de décharge. Une expansion excessive peut accroître la pression mécanique à l'intérieur de la batterie, augmentant ainsi le risque de fissures, de déformations, de courts-circuits internes et de pics de température.

Parallèlement, des chercheurs de la Vrije Universiteit Brussel ont développé des modèles permettant de suivre le vieillissement et l'évolution de la durée de vie des cellules individuelles.

Selon l'équipe, les contrôles de batterie actuels révèlent principalement la perte de capacité totale par rapport à l'état initial de la batterie. La nouvelle approche vise à fournir une image plus détaillée des phénomènes qui se produisent à l'intérieur des cellules au fil du temps.

« Jusqu’à présent, un test a seulement montré à quel point la capacité avait diminué par rapport à l’état initial de la batterie », a déclaré Drießen.

« Mais les nouveaux modèles nous permettent aussi de mieux comprendre les changements qui se produisent au sein des cellules au fil du temps. Cela permet d’effectuer des ajustements bénéfiques pour les performances, la durée de vie et la sécurité. »

Malgré les fonctionnalités supplémentaires, les chercheurs affirment que le système de gestion de batterie amélioré n'augmenterait pas significativement la taille ni le poids des systèmes existants. Un prototype a déjà été construit au niveau du module de batterie, et un projet ultérieur visera à faire progresser cette technologie en vue d'un déploiement industriel.

https://www.tugraz.at/en/news/article/battery-management-system-electric-vehicles