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L'automobile
Article de fond   28-02-2018   by Nathalie Savaria

Les voitures à batterie ont beaucoup évolué


Nous reproduisons le texte de la chronique de notre expert Yves Racette, paru dans le numéro de janvier-février 2018 du magazine L’automobile.

Quand j’avais huit ans, mon père m’a offert une voiture télécommandée. Avec juste un bouton et un volant, j’étais capable de la contrôler. Un jour, j’ai foncé dans un mur de la maison avec ma belle voiture qui s’est cassée en morceaux. J’étais curieux de regarder à l’intérieur pour comprendre comment elle fonctionnait. J’ai ainsi appris que les voitures télécommandées utilisaient des batteries comme principale source d’énergie. Je suis allé voir mon père et je lui ai demandé : « Est-ce que toutes les voitures fonctionnent avec des batteries ? » Mon père a bien ri et m’a répondu : « Non, seules les voitures jouets peuvent fonctionner avec des batteries. Les voitures sur la route fonctionnent avec du carburant. »

Chaque fois que je me remémore cette histoire, ça me fait bien rire, parce que depuis que je travaille sur des systèmes pour véhicules électriques (VÉ), je sais qu’il est possible d’alimenter une voiture avec une batterie. La principale source d’énergie d’un VÉ, c’est la batterie. Et pour la garder en santé pendant de nombreuses années, un contrôle efficace ainsi qu’un système de surveillance sont nécessaires en tout temps.

Batterie et système de gestion Smart EV

Le système de surveillance de la batterie est principalement utilisé pour estimer l’état de santé (SOH, State of Health) et l’état de charge (SOC, State of charge). Afin d’obtenir des informations détaillées sur le SOH et le SOC, l’intégration de capteurs précis dans le système de surveillance de la batterie est importante. Pour les batteries à haute tension en général, les capteurs de courant, de tension et de température mesurent les paramètres suivants, tout en protégeant la batterie :

  • Le courant (ampères) circulant dans la batterie (lors de la charge) ou hors de la batterie (lors de la décharge).
  • La tension totale de la batterie haute tension.
  • Les tensions de cellule individuelles.
  • La température des cellules.

La gestion de batterie

Puisque la batterie est la principale source d’énergie pour les systèmes dans les VÉ, il est essentiel d’avoir des informations sur ses cycles de charge et de décharge. Les capteurs de courant constituent la principale source d’information en signalant l’état de santé (SOH) au système de gestion de la batterie, qui est intégré dans l’ensemble batterie.

Avec l’augmentation de la capacité de la batterie des VÉ, les exigences sur les plages de courant supérieures augmentent. Des plages de courant plus élevées sont nécessaires pour adapter les capacités de la batterie, et une surveillance dynamique de la charge est requise en plus de la détection du courant de crête, des courts-circuits entre cellules et des pertes d’isolation.

Des bandes passantes de communication entre modules de contrôle plus élevés sont nécessaires pour surveiller la dynamique de la charge ou répondre aux états de défaut. Les courants de pointe se situent dans la plage des kilos ampères et durent de quelques millisecondes à quelques secondes.

Capteur de courant haute tension Volt de première génération

Il faut à la batterie haute tension un système de gestion de haute précision. La capacité d’un système de gestion de batterie à mesurer avec précision des paramètres tels que la tension d’alimentation, le courant de charge / décharge, le SOC, le SOH et l’état de fonctionnement (SOF, State of function) dépendent tous de la précision des entrées au capteur. La précision du capteur de courant est importante, en particulier pour des courants plus faibles, pour prendre des décisions très rapidement afin d’augmenter l’efficacité du système. La précision est normalement spécifiée séparément pour les courants inférieurs et supérieurs.

La température

La température et la linéarité sont des facteurs critiques dans les capteurs de courant en raison de leur dépendance à la température. Une hausse de température du système entraîne une mauvaise précision de contrôle. Satisfaire cette exigence nécessite un algorithme de température et de compensation.

Le maintien constant d’une température de batterie entre 25 °C  et 32 °C est donc essentiel afin d’assurer une précision de calcul et une longévité adéquate de la batterie haute tension. Beaucoup de manufacturiers utilisent le liquide, l’air ou même la climatisation pour maintenir cette température idéale.

 

 


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