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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

Article de référence | Réf : RE231 v1

Validation des modèles et applications
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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5. Validation des modèles et applications

5.1 Validation des modèles

Quelle que soit leur complexité, tous les modèles doivent être validés expérimentalement. Comme pour toutes les modélisations, la validation doit d'abord s'effectuer par simulation sur une base de données (comportement et vieillissement) qui n'a pas été utilisée pour établir les modèles. Cette contrainte évidente n'est pas toujours facile à respecter compte tenu de la difficulté d'obtention d'une base de données suffisamment complète et couvrant la même plage de valeurs des paramètres. En général, on validera d'abord les modèles « élémentaires » (au niveau cellules) pour deux raisons principales. Tout d'abord les modèles élémentaires sont applicables (sous réserve d'adaptation) à tous les types de packs fabriqués avec ces cellules. Ensuite, les bases de données complémentaires indispensables sont plus accessibles et abondantes.

La validation des modèles au niveau du pack est un problème beaucoup plus complexe, principalement du fait de la difficulté d'accès à des bases de données complètes et fiables pour une telle opération. Ces données peuvent être obtenues par des essais spécifiques sur bancs ou sur véhicules. Dans les deux cas, la difficulté réside dans le contrôle des paramètres qui devront être introduits dans le modèle pour réaliser la simulation (température, courant, débit de charge, plage de SOC, etc.). Certains de ces paramètres ne peuvent pas être contrôlés lors des essais sur véhicule et la validation peut alors devenir très délicate. De plus, l'accélération des essais est impossible dans ce cas et le processus de validation prendra alors plusieurs années. Sur bancs d'essais, seul le contrôle de la température peut devenir un problème du fait de la présence d'un gradient thermique à l'intérieur du pack en fonctionnement. Mais, comme cette question doit être traitée en amont lors de l'établissement du modèle, la validation devient plus aisée d'autant plus que toutes les méthodes d'accélération peuvent être utilisées.

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5.2 Applications des modèles

Une fois mis en place et validé, le modèle de vieillissement de batterie est destiné...

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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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