De nouvelles méthodes de mesure pour prolonger la durée de vie des éléments de batterie
Plus de durabilité dans l'électromobilité et le Co
Le vieillissement des éléments d'une batterie ne peut pas être facilement déterminé dans des conditions réelles. Cependant, une déclaration précise sur l'état de vieillissement des cellules en fonctionnement constitue la base d'une meilleure compréhension des mécanismes de vieillissement d'une batterie et d'une prolongation de sa durée de vie. Afin de pouvoir déterminer l'état des cellules de la batterie avec plus de précision et sans effort de laboratoire, la détermination de la résistance AC à l'intérieur de la batterie à l'aide de la spectroscopie d'impédance dynamique a été développée au Fraunhofer IFAM à Brême. Il est ainsi possible d'effectuer des mesures en cours de fonctionnement, ce qui permet d'évaluer les performances en temps réel.
La mesure de l'impédance dynamique des éléments de la batterie permet de déterminer directement l'état des éléments de la batterie pendant la charge.
© Fraunhofer IFAM
De nombreux facteurs sont déterminants pour le vieillissement des cellules de batteries. Outre le vieillissement calendaire, qui est essentiellement déterminé par les températures de stockage et l'état de charge pendant le stockage, l'historique de tous les processus de charge et de décharge avec les charges et les températures actuelles qui se sont produites dans chaque cas est crucial. Les facteurs d'influence sont donc nombreux et variables sur de longues périodes, c'est pourquoi la détermination précise de l'état de vieillissement est complexe et a nécessité jusqu'à présent des efforts considérables. Dans ce contexte, les approches existantes sont basées soit sur des simulations, qui représentent une description simplifiée du système de batterie et du processus de décomposition, soit sur une extrapolation expérimentale de la durée de vie des cellules de la batterie. Dans ce cas, la relation empirique entre l'impédance mesurée d'une cellule et la capacité de la batterie est déterminée.
La modélisation simulative exige la connaissance de tous les processus détaillés nécessaires pour chaque type de cellule, dont certains ne sont pas encore connus ou compris. En outre, pour passer à une nouvelle chimie cellulaire, l'ensemble du processus de description doit être exécuté à nouveau, ce qui implique des efforts considérables. Il en va de même pour l'extrapolation à partir de mesures, car il faut alors effectuer des mesures complètes pour chaque type de cellule à décrire et pour toutes les conditions environnementales existantes (température, profil de charge, etc.). Cela ne prend même pas en compte des descriptions plus détaillées comme la distribution spatiale de la température à l'intérieur d'une cellule.
La nouvelle approche de développement pour la détermination de la durée de vie donne au système de batterie une mémoire de tous les processus.
La nouvelle approche développée par le Fraunhofer IFAM consiste à décrire la durée de vie des cellules de batterie à l'aide d'un modèle basé sur une connaissance limitée de la chimie des cellules. Pour ce faire, des modèles mathématiques de comportement non linéaire avec des effets de "mémoire" (série dite de Volterra) sont utilisés pour décrire les propriétés des cellules. Cette approche présente l'avantage que la sortie du système dépend à tout moment de l'entrée du système, ce qui permet au système d'obtenir une mémoire de tous les processus antérieurs, ce qui est essentiel pour décrire le processus de vieillissement.
L'étape cruciale consiste alors à mesurer l'impédance dynamique des cellules de la batterie pendant leur utilisation, c'est-à-dire pendant la charge ou la décharge de la cellule. Il est possible de mesurer directement les paramètres mathématiques décrivant le comportement des cellules. Grâce à cette représentation mathématique, il est possible de prendre en compte des états qui n'ont pas été mesurés, ce qui permet de les appliquer à d'autres conditions ambiantes et à d'autres chimies de cellules, c'est-à-dire d'envisager des types de batteries entièrement nouveaux.
Une application réussie dans les systèmes de gestion des batteries
La nouvelle méthode offre non seulement la possibilité de transférer les résultats à des types de cellules complètement différents (par exemple, les batteries à l'état solide) avec peu d'efforts, mais surtout l'avantage que les mesures peuvent être effectuées directement pendant l'utilisation d'une batterie, par exemple dans une voiture électrique. Il n'est donc pas nécessaire d'effectuer des travaux de laboratoire supplémentaires ou de restreindre l'utilisation pour déterminer l'âge.
Par conséquent, en le mettant en œuvre dans le système de gestion de la batterie, toutes les données nécessaires à la prédiction de la durée de vie peuvent être obtenues à tout moment pendant l'utilisation du système. En outre, des stratégies de charge optimisées peuvent être élaborées sur la base de ces données, ce qui permet d'augmenter la durée de vie globale du système de batterie. Cela permet de réduire les coûts liés à la durée de vie et d'accroître la durabilité lors de l'utilisation d'un système de batterie dans l'application.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
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