Ces dernières années, le principal défi auquel sont confrontés les fabricants de véhicules électriques et les fournisseurs de batteries a été d’accroître l’autonomie tout en préservant des temps de charge raisonnables.
Grâce à des batteries d’une capacité de 80 à 100 kWh et des puissances de charge atteignant jusqu’à 350 kW, la technologie a fait des avancées significatives. Cependant, ces progrès nécessitent une gestion efficace de la chaleur générée durant la charge et l’utilisation, rendant le maintien d’une température adéquate essentiel pour garantir la sécurité et les performances.
Pour que la batterie fonctionne de manière optimale, il est crucial de la maintenir dans une plage thermique appropriée, en évitant la surchauffe lors de l’alimentation du système de propulsion ou pendant la recharge, surtout dans les stations de recharge rapide.
Les conditions environnementales, qu’il s’agisse de chaleur ou de froid extrêmes, influencent également la capacité de charge. “L’objectif est de garder la batterie à une température confortable pour l’homme. Les batteries fonctionnent mieux à des températures similaires à celles que nous trouvons agréables“, déclare Dana Nicgorski, responsable de l’ingénierie des systèmes chez Bosch pour la gestion thermique des véhicules électriques.
Une technologie en pleine évolution
Iván Torrano, chercheur principal dans le domaine de la gestion thermique au CIC energiGUNE, fait une comparaison qui illustre bien l’importance de ce système. Un dysfonctionnement de ce dernier est “comme courir un marathon sous un soleil brûlant, sans accès à de l’eau ni à de l’ombre“. Il souligne que des avancées notables ont été réalisées ces dernières années dans l’optimisation du refroidissement et du chauffage des batteries.
Chaque constructeur adopte une solution adaptée à l’architecture de ses véhicules, qui peut inclure des systèmes de refroidissement par air, par liquide (direct ou indirect), ou encore des matériaux à changement de phase capables d’absorber et de libérer de la chaleur en alternant entre différents états.
La densité énergétique d’une batterie influence les caractéristiques du système de refroidissement, qui doit être capable d’évacuer efficacement la chaleur afin de protéger les cellules.
En l’absence d’une gestion thermique adéquate, une charge rapide peut entraîner une élévation de la température à des niveaux susceptibles de compromettre l’intégrité des cellules et de provoquer des réactions en chaîne potentiellement dangereuses, augmentant ainsi le risque d’incendie.
Les recherches actuelles en gestion thermique visent à renforcer la sécurité, à prolonger l’autonomie et à améliorer l’expérience des conducteurs. Parmi les solutions envisagées, on trouve des systèmes de ventilation novateurs, tels que l’emploi de membranes souples de décompression ou de configurations de ventilation à deux niveaux, qui permettent d’équilibrer la pression interne tout en évacuant la chaleur et les gaz de manière contrôlée.
De plus, des séparateurs isolants entre les cellules et des barrières thermiques légères sont en cours d’étude pour limiter la propagation de la chaleur. L’utilisation de matériaux alternatifs, comme le graphite dans les dissipateurs thermiques, pourrait également permettre un refroidissement plus rapide des cellules par rapport à l’aluminium.
À l’avenir, la prochaine génération de batteries, notamment les batteries à électrolyte solide, nécessitera une attention accrue en matière de gestion thermique, car le remplacement de l’électrolyte liquide par des matériaux solides ou polymères pourrait aggraver les problèmes thermiques.
Certaines recherches se sont inspirées du système vasculaire humain pour concevoir des réseaux microvasculaires optimaux intégrés dans la structure des batteries, une innovation déjà explorée par des entreprises telles que Tesla, Volvo et Volkswagen.
Ces systèmes intègrent des paramètres précis pour l’application de la fibre de carbone, en modifiant l’épaisseur, l’orientation des fibres et le nombre de panneaux microvasculaires requis pour contrôler la température.
En définitive, l’optimisation constante des systèmes de gestion thermique non seulement améliore la sécurité et l’efficacité des véhicules électriques, mais pave également la voie vers une mobilité plus durable et technologiquement avancée.
Commentaires 0
Soyez le premier à commenter !