Une technologie de gestion des batteries novatrice pour des véhicules électriques moins chers et plus performants
Les systèmes de gestion des batteries (BMS) jouent un rôle clé dans l’optimisation de l’utilisation de blocs-batteries toujours plus imposants, en améliorant leur endurance, leur performance et leur fiabilité. Ils garantissent une charge et une décharge correctes des blocs-batteries au lithium et contrôlent la température de chaque cellule au lithium afin d’éviter les pannes dangereuses mais également pour équilibrer et protéger chacune des cellules du système. Les BMS sont des composants clés des batteries des VE et représentent en général environ 15 % des coûts systèmes globaux. Le projet SmartCharge, financé par l’UE, a cherché à réduire les coûts des BMS d’environ un tiers en ayant recours à à la technologie des circuits intégrés spécifiques à l’application (ASIC) afin de développer des circuits intégrés de gestion avancée des batteries (ICAB) novateurs. L’ICAB est un circuit intégré reposant sur la technologie ASIC destiné à être déployé en tant qu’unité de contrôle locale dans les BMS de grande dimension. «Réduire les coûts des BMS et en améliorer la performance constitue la clé pour minimiser les goulets d’étranglement liés aux batteries qui empêchent l’adoption à grande échelle des VE», explique Lars Barkler, PDG de l’entreprise LiTHIUM BALANCE, unité coordinatrice du projet basée au Danemark. Des solutions de gestion des batteries rentables, fiables et offrant un fonctionnement optimal pour les VE Les partenaires du projet ont mis au point et testé un nouvel ICAB qui sera utilisé dans les BMS produits et fabriqués par LiTHIUM BALANCE. Ces BMS pourront être vendus aux fabricants à un prix 30 % inférieur à celui proposé par la concurrence. Le coût du composant le plus cher des VE, le bloc-batterie, sera par conséquent réduit de 5 %. Cela contribuera grandement à diminuer le prix des VE pour les utilisateurs finaux et facilitera l’adoption des moyens de transport électriques. L’équipe projet a commencé par réaliser une étude de faisabilité qui comportait une analyse de marché destinée à valider la viabilité du concept SmartCharge qui repose sur une gestion des batteries à partir de la technologie ASIC. Les personnes interrogées ont clairement indiqué qu’il y avait actuellement une demande sur le marché et que les coûts élevés des BMS existants représentaient un problème pour les fabricants des équipements d’origine qui travaillent pour l’industrie automobile. Il y a un intérêt général chez ces fabricants en faveur d’une réduction des coûts des BMS et d’une amélioration de leurs performances afin de surmonter les obstacles liés aux batteries qui empêchent la diffusion à grande échelle des VE. En outre, l’étude de faisabilité a contribué à identifier des partenaires potentiels pour le développement et la fabrication de l’ASIC, pour la certification au niveau international et pour la vente des BMS aux fabricants automobiles. À l’heure actuelle, il n’existe pas de production en grands volumes de BMS haute tension conçus pour l’automobile capables de permettre une répartition active de la charge en tant que norme, mais «il existe des ASIC qui peuvent être ajoutés pour fournir une répartition active de la charge moyennant une multiplication par trois du coût de la puce, ce qui n’est pas viable dans le cadre d’une utilisation destinée à une production à grande échelle», explique Lars Barkler. «Le concept breveté d’ICAB de répartition hybride constitue une avancée technique majeure qui offre de réels avantages pour la répartition active de la charge sans augmenter le prix des puces, grâce à une approche innovante reposant sur une répartition active dans le module, directement mise en œuvre au niveau de la puce ASIC elle-même.» En outre, le logiciel frontal analogique unique mis au point par LiTHIUM BALANCE contribue à limiter l’impact des environnements électromagnétiques bruyants, ce qui permet d’utiliser la technologie de communication par lignes de puissance dans les BMS. «ICAB est perçu par nos clients potentiels comme un progrès notable par rapport aux techniques de pointe actuelles dans ce secteur», conclut Lars Barkler. Le consortium va désormais se concentrer sur la démonstration à grande échelle et sur le développement commercial de l’ASIC proprement dit ainsi que du BMS qui utilise ce composant ASIC.
Mots‑clés
SmartCharge, VE, BMS, batterie, ASIC, gestion des batteries, ICAB, batterie au lithium
