Batterie lithium-ion pour véhicule électrique

Batterie de véhicule électrique

Une batterie de véhicule électrique (EVB, également appelée batterie de traction) est une batterie utilisée pour alimenter les moteurs électriques d'un véhicule électrique à batterie (BEV). Ces batteries sont généralement des batteries rechargeables et sont généralement des batteries lithium-ion. Ces batteries sont spécialement conçues pour une capacité élevée en ampères-heures (ou kilowattheures).

Les batteries de véhicules électriques diffèrent des batteries de démarrage, d'éclairage et d'allumage (SLI) car elles sont conçues pour fournir de l'énergie sur des périodes prolongées et sont des batteries à décharge profonde. Les batteries pour véhicules électriques se caractérisent par leur rapport puissance/poids relativement élevé, leur énergie spécifique et leur densité d'énergie ; des batteries plus petites et plus légères sont souhaitables car elles réduisent le poids du véhicule et améliorent donc ses performances. Par rapport aux carburants liquides, la plupart des technologies de batteries actuelles ont une énergie spécifique beaucoup plus faible, ce qui a souvent un impact sur l'autonomie tout électrique maximale des véhicules.

Historique de la batterie du véhicule

Le type de batterie le plus courant dans les véhicules électriques modernes est le lithium-ion et le lithium polymère, en raison de leur densité énergétique élevée par rapport à leur poids. Les autres types de batteries rechargeables utilisées dans les véhicules électriques comprennent le plomb-acide ("inondé", à décharge profonde et au plomb régulé par soupape), le nickel-cadmium, le nickel-hydrure métallique et, moins fréquemment, le zinc-air et le sodium nickel piles au chlorure ("zèbre").[1]La quantité d'électricité (c'est-à-dire la charge électrique) stockée dans les batteries est mesurée en ampères-heures ou en coulombs, l'énergie totale étant souvent mesurée en kilowattheures. Depuis la fin des années 1990, les progrès de la technologie des batteries lithium-ion ont été stimulés par les demandes des appareils électroniques portables, des ordinateurs portables, des téléphones portables et des outils électriques. Le marché des BEV et des HEV a récolté les bénéfices de ces avancées à la fois en termes de performances et de densité énergétique. Contrairement aux batteries chimiques antérieures, notamment au nickel-cadmium, les batteries lithium-ion peuvent être déchargées et rechargées quotidiennement et à n'importe quel état de charge.

Batterie pour batterie de véhicule à basse vitesse électrique pure

Composants internes

Les conceptions de batteries pour véhicules électriques sont complexes et varient considérablement selon le fabricant et l'application spécifique. Cependant, ils intègrent tous une combinaison de plusieurs systèmes de composants mécaniques et électriques simples qui remplissent les fonctions de base requises du pack.

Les cellules de batterie réelles peuvent avoir différentes chimies, formes physiques et tailles, selon les préférences de divers fabricants de packs. Les packs de batteries incorporeront toujours de nombreuses cellules discrètes connectées en série et en parallèle pour atteindre les exigences totales de tension et de courant du pack. Les batteries pour tous les véhicules électriques à propulsion électrique peuvent contenir plusieurs centaines de cellules individuelles. Chaque cellule a une tension nominale de 3-4 volts, selon sa composition chimique.

Pour faciliter la fabrication et l'assemblage, le grand empilement de cellules est généralement regroupé en empilements plus petits appelés modules. Plusieurs de ces modules seront placés dans un seul pack. Dans chaque module, les cellules sont soudées ensemble pour compléter le chemin électrique pour la circulation du courant. Les modules peuvent également intégrer des mécanismes de refroidissement, des moniteurs de température et d'autres dispositifs. Les modules doivent rester dans une plage de température spécifique pour des performances optimales. Dans la plupart des cas, les modules permettent également de surveiller la tension produite par chaque cellule de batterie dans la pile à l'aide d'un système de gestion de batterie (BMS).

La pile de cellules de batterie a un fusible principal qui limite le courant de la batterie en cas de court-circuit. Une "prise de service" ou une "déconnexion de service" peut être retirée pour diviser la batterie en deux moitiés électriquement isolées. Lorsque la prise de service est retirée, les bornes principales exposées de la batterie ne présentent aucun danger électrique potentiel élevé pour les techniciens de service.

Le bloc-batterie contient également des relais, ou contacteurs, qui contrôlent la distribution de l'alimentation électrique du bloc-batterie aux bornes de sortie. Dans la plupart des cas, il y aura un minimum de deux relais principaux qui connectent la pile de cellules de batterie aux principales bornes de sortie positive et négative du pack, qui fournissent ensuite un courant élevé au moteur d'entraînement électrique. Certaines conceptions de packs incluront des chemins de courant alternatifs pour précharger le système d'entraînement via une résistance de précharge ou pour alimenter un bus auxiliaire qui aura également ses propres relais de commande associés. Pour des raisons de sécurité, ces relais sont tous normalement ouverts.

La batterie contient également une variété de capteurs de température, de tension et de courant. La collecte de données à partir des capteurs du pack et l'activation des relais du pack sont effectuées par l'unité de surveillance de la batterie (BMU) ou le système de gestion de la batterie (BMS) du pack. Le BMS est également responsable des communications avec le véhicule à l'extérieur de la batterie.

Parité de gamme

La parité d'autonomie signifie que le véhicule électrique a la même autonomie qu'un véhicule tout-combustion moyen, avec des batteries d'énergie spécifique supérieure à 1 kWh/kg. Une autonomie plus élevée signifie que les véhicules électriques parcourraient plus de kilomètres sans recharge.

Réduction des coûts

En termes de coûts d'exploitation, le prix de l'électricité pour faire fonctionner un BEV représente une petite fraction du coût du carburant pour des moteurs à combustion interne équivalents, ce qui reflète une efficacité énergétique supérieure.