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Article

1 - CONTEXTE ET DÉFINITIONS

2 - VIEILLISSEMENT DES ACCUMULATEURS LI-ION

3 - MODÉLISATION DU VIEILLISSEMENT DES BATTERIES

4 - DÉTERMINATION DES PARAMÈTRES DU MODÈLE ET PROTOCOLES EXPÉRIMENTAUX

5 - VALIDATION DES MODÈLES ET APPLICATIONS

  • 5.1 - Validation des modèles
  • 5.2 - Applications des modèles
  • 5.3 - Précision – Fiabilité des résultats

6 - CONCLUSION ET PERSPECTIVES

| Réf : RE231 v1

Détermination des paramètres du modèle et protocoles expérimentaux
Vieillissement des accumulateurs lithium-ion dans l'automobile

Auteur(s) : Charles DELACOURT, Claude ADES, Quentin BADEY

Date de publication : 10 juil. 2014

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RÉSUMÉ

Cet article traite du vieillissement, c'est-à-dire de la dégradation des performances, des batteries lithium-ion utilisées dans les applications automobiles. Le vieillissement des accumulateurs lithium-ion est abordé ici à travers ses principaux mécanismes physico-chimiques ainsi que les modes spécifiques de sollicitation dus à l’automobile. La présentation des principaux modèles de comportement et de vieillissement de batteries utilisés est centrée sur le développement des véhicules électriques et hybrides. Les multiples procédures et normes utiles à la mise en place de cette modélisation sont également détaillées.

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ABSTRACT

This article presents the aging of Li-ion batteries dedicated to automotive applications (i.e., performance decay over time/usage). Degradation phenomena are detailed based on their physical description, and automotive-specific battery usage are listed. The main types of performance and aging battery models that are developed in the context of electric and hybrid vehicles are presented. The multiple procedures and norms relevant to their implementation are documented as well.

Auteur(s)

  • Charles DELACOURT : Chargé de recherche, Laboratoire de réactivité et de chimie des solides (UMR 7314), Université de Picardie Jules Verne, Amiens, France

  • Claude ADES : Directeur, MTA plateforme d'essais SAS, France

  • Quentin BADEY : Ingénieur expert batteries, MTA plateforme d'essais SAS, France

INTRODUCTION

Points clés

Domaine : Véhicules électriques et hybrides

Degré de diffusion de la technologie : Émergence | Croissance | Maturité

Technologies impliquées : Batteries lithium-ion, Systèmes de gestion batterie

Domaines d'application : Automobile

Principaux acteurs français :

Pôles de compétitivité : Mov'eo, Tenerrdis

Centres de compétence : IFP-En, IMS, IFSTTAR, LRCS, CEA, EIGSI, UTC

Industriels : Renault, PSA Peugeot Citroën, Bolloré, SAFT

Autres acteurs dans le monde : Nissan, BYD, Samsung SDI, LG Chem, Panasonic, ANL

Contact : [email protected], [email protected]

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KEYWORDS

automotive   |   batterie   |   lithium-ion   |   ageing

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-re231


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4. Détermination des paramètres du modèle et protocoles expérimentaux

4.1 Problématique des essais

Les différents types d'essais et protocoles présentés ici ont pour objectif la mise en place des modèles de batterie précédemment décrits. L'identification de certaines caractéristiques de l'accumulateur est nécessaire pour la mise au point d'un modèle de comportement, de vieillissement ou pour les deux. Le besoin en mesures est en effet directement lié au type de modèle choisi, à sa complexité et à la plage de paramètres de modélisation (température, courant...), ce qui entraîne des essais différents.

Dans le cas des applications automobiles, l'objectif final des modèles de vieillissement est toujours de déterminer si le pack batterie utilisé conservera des performances suffisantes sur la durée de vie du véhicule (ou sur une fraction suffisante de la durée de vie pour les packs les plus petits dans le cas de certains VH). Compte tenu du nombre et de la variabilité des facteurs de vieillissement, comme de la durée potentielle des essais (la durée de vie nominale d'un véhicule est de 15 ans), il n'est pas possible de réaliser cette opération simplement.

Les essais seront alors structurés en plusieurs étapes : dans un premier temps tous les essais porteront exclusivement sur des éléments uniques constituant le pack. On distinguera les essais de caractérisation, qui permettent de donner les performances instantanées de l'élément à un moment donné dans des conditions variables, des essais de vieillissement (ou endurance) qui donneront les performances de l'élément au fur et à mesure de son vieillissement effectué dans des conditions variables. Ces essais permettront d'établir un modèle de comportement et de vieillissement des éléments étudiés, plus ou moins complexe suivant l'objectif.

Dans un second temps, il deviendra nécessaire de réaliser les essais des packs complets qui sont beaucoup plus complexes mais peuvent, comme pour les éléments, être divisés en essais de caractérisation et d'endurance. Deux difficultés majeures apparaissent alors : la première consiste à définir un ou plusieurs protocoles de vieillissement qui doit être représentatif de l'usage et de ses conditions, l'autre découle de l'impératif de réduction de la durée des essais.

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4.2 Essais...

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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - NAGAURA (T.), TOWAZA (K.) -   *  -  Prog. Batteries Solar Cells, 9, p. 209 (1990).

  • (2) - AMATUCCI (G.), TARASCON (J.-M.) -   *  -  J. Electrochem. Soc., 149(12), p. K31-K46 (2002).

  • (3) - NUMATA (T.), AMEMIYA (C.), KUMEUCHI (T.), SHIRAKATA (M.), YONEZAWA (M.) -   *  -  J. Power Sources, 97-98, p. 358 (2001).

  • (4) - SRINIVASAN (V.) -   *  -  AIP Conference Proceedings, 1044, p. 283-296 (2008).

  • (5) - GORDON-BLOOMFIELD (N.) -   *  -  Nissan Buys Back Leaf Electric Cars Under Arizona Lemon Law http://www.greencarreports.com/

  • (6) - MATSUSHIMA (T.) -   *  -  J. Power Sources, 189, p. 847-854 (2009).

  • (7)...

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