Gestion thermique des batteries au lithium

Les batteries au lithium sont désormais utilisées dans de nombreuses applications, allant des engins tout-terrain aux véhicules agricoles, en passant par les plateformes aériennes, les applications aéroportuaires et les applications marines. Chacune de ces applications a ses propres exigences en fonction des conditions d'utilisation.

Une batterie au lithium Flash Battery pour les applications industrielles. (Photo : Flash Battery)

Le contrôle de la température, ou gestion thermique, de la batterie est une fonction essentielle, jouant un rôle crucial dans ses performances et sa durée de vie. Une température trop basse réduit la capacité de la batterie ; une température trop élevée peut entraîner une dégradation et réduire le nombre de cycles de recharge potentiels.

Marco Righi, PDG et fondateur de Flash Battery, a expliqué que la plage de température idéale pour les batteries au lithium se situe entre 20 et 35 °C. « Cela ne signifie pas que les batteries ne peuvent pas fonctionner à des températures plus basses ou plus élevées, mais que leur durée de vie prévue sera impactée », a-t-il déclaré. « Sachant que la technologie lithium permet plus de 4 000 cycles, même si la durée de vie est légèrement réduite en raison de la plage de température, les batteries peuvent néanmoins garantir une durée de vie appropriée pour le véhicule. »

Systèmes de refroidissement

Les systèmes de refroidissement peuvent avoir un impact significatif sur le coût de l'ensemble du système de batterie. Par conséquent, les éviter peut entraîner des économies substantielles.

Selon Flash Battery, la plupart des applications hors route ne nécessitent pas de système de refroidissement de batterie en raison des temps de charge/décharge plus longs. Ce cycle rapide peut affecter la température de la batterie et réduire sa durée de vie.

« Un système de refroidissement est généralement nécessaire pour les applications nécessitant une charge ultra-rapide ou dans les systèmes hybrides où la batterie se décharge assez rapidement », a expliqué Righi. « Choisir des batteries de grande capacité permet d'éviter toute contrainte ou surchauffe des packs pendant leur utilisation. »

Les systèmes de refroidissement peuvent être mis en œuvre avec un système de ventilation forcée, un système de refroidissement par air ou un système de refroidissement par liquide. La solution la plus adaptée dépendra de l'application, des contraintes du pack batterie et des prévisions de production.

« Pour les applications intérieures, comme les systèmes automatisés utilisés en logistique, une ventilation forcée est généralement suffisante », a déclaré Righi. « Pour les applications extérieures, une solution de refroidissement liquide est généralement nécessaire. »

Systèmes de chauffage

L'une des limites des batteries au lithium est leur incapacité à se recharger à une température inférieure à 0 °C. De plus, si elles sont laissées à des températures inférieures à 10 °C, leur résistance interne peut être altérée, entraînant une chute de tension et une perte d'efficacité. Un système de chauffage permet de faire fonctionner un véhicule à l'extérieur, quelles que soient les conditions météorologiques.

Les systèmes de chauffage des batteries peuvent être mis en œuvre de deux manières : par éléments chauffants électriques ou par circuit de fluide. Un système de chauffage est fortement recommandé pour les batteries au lithium des véhicules hybrides ou électriques. Le chauffage est contrôlé par le système de gestion de la batterie (BMS) en fonction des besoins opérationnels. Un système de chauffage peut améliorer les performances de la batterie et accroître l'efficacité globale du véhicule, notamment après une période d'inactivité à basse température.

BMS pour la sécurité

Le BMS de Flash Battery surveille le fonctionnement des batteries grâce à une série de paramètres. En cas de surchauffe, il peut détecter si la surchauffe concerne une seule cellule ou si la température a augmenté dans l'ensemble de la batterie.

Si une seule cellule est concernée, le BMS interrompt immédiatement la phase de charge/décharge et émet un avertissement pour éviter d'endommager l'ensemble du pack. Une surchauffe plus générale peut être provoquée par une utilisation intensive de la batterie. Dans ce cas, le BMS interagit avec le véhicule pour réduire les performances et éviter toute nouvelle augmentation de température.

« Un BMS intelligent agit de manière préventive pour éviter la surchauffe avant qu'elle ne se produise », explique Righi. « La fonction la plus importante d'un BMS est l'équilibrage de la batterie. Notre système exclusif d'équilibrage Flash agit de manière active et passive, avec une puissance d'équilibrage bien supérieure à celle d'un BMS traditionnel (20 A). Il garantit un équilibrage ultra-rapide et garantit en permanence une autonomie maximale de la batterie. »

Outre l'équilibrage, le BMS gère :

• tous les paramètres de la batterie en temps réel ;
• les informations à envoyer au système de contrôle du véhicule, au système de gestion du moteur ou à l'écran ;
• le système de recharge ;
• le refroidissement et le chauffage du bloc-batterie ;
• et l'analyse prédictive de la santé des équipements alimentés par la batterie.

Recyclage des batteries au lithium : où en est l'industrie ? Flash Battery nous aide à comprendre les dernières technologies en matière de recyclage des batteries et les options futures, telles que le recyclage direct et la seconde vie des batteries.