Grâce au système de gestion des batteries amélioré, les batteries des voitures électriques peuvent être surveillées beaucoup plus efficacement pendant leur utilisation. Crédit : VSI – TU Graz
Tout comme un orchestre a besoin d’un chef d’orchestre, un système de gestion de batterie (BMS) contrôle le stockage d’énergie d’un véhicule électrique. Cependant, jusqu’à présent, la surveillance s’est limitée à la mesure des tensions, des courants et des températures des cellules individuelles de la batterie. Leur vieillissement ou d’éventuels dommages ne peuvent être vérifiés que de manière externe, au moyen de calculs complexes.
Dans le cadre du projet européen Nemo, l’Université technique de Graz (TU Graz), la Vrije Universiteit Brussel et des partenaires industriels ont développé des modèles et des algorithmes intelligents permettant de surveiller directement dans le système du véhicule la sécurité, la durée de vie et les performances des batteries. Leur article est publié dans le Journal of Power Sources .
Éviter les dangers
« Le système de gestion des batteries est un outil important pour une exploitation plus sûre et plus durable des véhicules électriques », déclare Christoph Drießen de l’Institut de sécurité des véhicules de l’Université technique de Graz.
« Si le système de gestion de batterie (BMS) permet de détecter rapidement les défauts et les dommages affectant les cellules individuelles de la batterie, de nombreux dangers peuvent être évités. De plus, grâce à la surveillance du vieillissement de chaque cellule, leur durée de vie peut être considérablement prolongée grâce à une gestion intelligente. »
L’équipe de l’Institut de sécurité des véhicules de l’Université technique de Graz s’est principalement intéressée aux aspects de sécurité des batteries. À cette fin, les chercheurs du Centre de sécurité des batteries de l’institut ont examiné des cellules de batterie déformées mécaniquement, par exemple pour simuler des dommages liés au stationnement.
Ils ont utilisé ces données de laboratoire pour entraîner des modèles et des algorithmes qu’ils avaient développés afin que le système de gestion de la batterie (BMS) puisse détecter les dommages de manière autonome et indiquer quand une maintenance est nécessaire. Pour obtenir les données nécessaires à l’intérieur de la cellule, l’équipe utilise une nouvelle technologie de capteurs appelée spectroscopie d’impédance électrochimique (EIS), qui mesure la résistance électrique à l’intérieur des cellules du véhicule.
Résultats internes sur le vieillissement
De plus, les chercheurs de Graz ont mis au point un modèle qui prédit la variation de volume physique des cellules lors des cycles de charge et de décharge. Comme une expansion excessive accroît la pression mécanique au sein de la batterie et peut entraîner des fissures et des déformations, ce modèle contribue à minimiser les risques de courts-circuits internes et de surchauffes.
Les algorithmes et les modèles relatifs à la durée de vie et au vieillissement ont été développés à la Vrije Universiteit Brussel. Leur intégration dans le système de gestion technique du bâtiment (GTB) offre des avantages indéniables par rapport aux modèles précédents ou aux contrôles externes.
« Jusqu’à présent, un test permettait seulement de mesurer la diminution de capacité par rapport à l’état initial de la batterie », explique Drießen. « Mais les nouveaux modèles nous offrent également un aperçu des modifications qui se produisent au sein des cellules avec le temps. Cela permet d’effectuer des réglages bénéfiques pour les performances, la durée de vie et la sécurité. »
Démonstrateur comme modèle pour la production en série
Malgré ses nombreuses nouvelles fonctionnalités, le système de gestion technique du bâtiment (GTB) amélioré ne serait ni significativement plus volumineux ni plus lourd qu’auparavant. Toutefois, les mesures d’EIS supplémentaires nécessitent des capteurs additionnels et une intégration adaptée au sein du GTB.
Afin de mieux démontrer l’efficacité des technologies développées, un projet de suivi se concentrera sur leur développement continu et leur transfert vers des applications industrielles. Un démonstrateur au niveau modulaire a déjà été mis en place à cet effet dans le cadre du projet actuel.
https://www.tugraz.at/en/news/article/battery-management-system-electric-vehicles
