Ultra

Le remplacement des batteries a un impact critique sur la longévité, les performances et le coût des véhicules utilitaires électrifiés. Des systèmes spécialisés de batteries à ultra-haute énergie pourraient fournir la réponse.

Par rapport aux voitures électriques, les véhicules utilitaires électrifiés (eCV) exigent des priorités très différentes de leurs batteries. Pour les voitures, le coût d'achat initial, l'énergie et la densité de puissance sont des considérations primordiales, mais pour les eCV, le coût total de possession est critique et dépend largement du nombre de remplacements de batterie pendant la durée de vie du véhicule. La robustesse mécanique, la longévité, la taille compacte et le poids de la batterie sont plus importants pour une utilisation continue et à long terme tout en maintenant la capacité de charge utile du véhicule aussi élevée que possible.

BorgWarner a développé un système de batterie à ultra-haute énergie (UHE) pour les applications de transmission électrique à forte consommation d'énergie fonctionnant jusqu'à 750 V. La durée de vie de la batterie peut atteindre 4 000 cycles et, par rapport à la technologie actuellement utilisée, augmente considérablement l'autonomie du véhicule électrique. Les cellules peuvent être optimisées pour la puissance afin de permettre une charge d'opportunité pour le trafic urbain, ou optimisées pour la densité d'énergie pour le trafic longue distance qui se charge pendant la nuit.

Les modules de batterie à cellules cylindriques (CYC) de BorgWarner servent de source d'alimentation dans la batterie UHE. Chaque module CYC contient 600 cellules Li-ion donnant une densité d'énergie d'environ 221Wh/kg ; neuf modules sont connectés en série pour créer une batterie de 9 AKM fournissant 98 kWh jusqu'à 750 V. Pesant seulement 560 kg et mesurant 1 720 x 700 x 300 mm, cette solution compacte à haute densité énergétique peut équiper les bus urbains et les autocars interurbains avec des capacités de système de batterie de 400 à 1 000 kWh selon la taille du véhicule, soit deux fois plus que la génération actuelle de batteries.

Le système de gestion de batterie comprend une unité de gestion de batterie développée en interne et des circuits de supervision de cellule ainsi que le logiciel correspondant. Il fournit des fonctions de sécurité primaires, notamment une protection contre les surchauffes, les surtensions/sous-tensions et les surintensités, et effectue également un diagnostic détaillé de tous les actionneurs et capteurs, ainsi que des fonctions innovantes de haut niveau telles que l'estimation de l'état de la batterie.

Le bloc-batterie UHE est équipé d'un refroidissement liquide extrêmement efficace au niveau du module pour assurer une répartition uniforme de la température et un fonctionnement dans la plage de température préférée, garantissant une haute disponibilité de la puissance et de l'énergie et contribuant au ralentissement du vieillissement des cellules de la batterie.

Une protection maximale contre la propagation d'un incendie résultant d'un événement thermique est obtenue grâce à une combinaison de dispositifs de sécurité actifs et passifs au niveau du module CYC et du bloc-batterie.

Chaque cellule du module CYC est séparée de la suivante par un espace soigneusement calculé et recouverte d'un composé d'enrobage optimisé. Si un événement thermique devait se produire au niveau des cellules, la propagation thermique entre les cellules voisines serait empêchée et les gaz chauds seraient dissipés en toute sécurité et de manière contrôlée. Le déclenchement des cellules adjacentes à l'intérieur du module ou dans le module voisin ne se produit pas ; ils ne changent même pas leur état de charge. Comme mesure de sécurité supplémentaire en cas de court-circuit interne ou externe, les liaisons filaires reliant les cellules aux PCB latéraux feraient office de fusibles pour des groupes de cellules. Les modules CYC sont séparés les uns des autres par des matériaux ignifuges pour empêcher la propagation du feu entre les modules.

Au niveau de la batterie, il existe des éléments de sécurité supplémentaires dans le matériel et le logiciel. La construction en acier rigide du module CYC est complétée par un renfort supplémentaire entre les modules, et un boîtier en acier inoxydable robuste protège l'ensemble de la batterie contre les dommages en cas d'accident de véhicule. Un matériau d'isolation thermique entoure les cellules de la batterie pour les protéger contre les risques environnementaux tels qu'un incendie de carburant. Des niveaux de sécurité supplémentaires sont fournis par le système de refroidissement efficace et les algorithmes prédictifs intégrés au logiciel du système de gestion de la batterie.

À l'aide d'installations de charge rapide, la batterie UHE peut être chargée à un taux allant jusqu'à 1C. Une infrastructure de charge rapide jusqu'à 500 kW est également compatible. Tous les principaux composants électroniques, à l'exception des modules CYC, sont logés dans un boîtier de contacteur amovible, ce qui permet de remplacer le compartiment électronique sur le terrain sans avoir besoin de techniciens formés à la haute tension ni de démonter le bloc-batterie du véhicule.

BorgWarnerLa technologie de batterie AKM a remporté un prix de l'innovation décerné par Busworld, le salon leader de l'industrie européenne des bus et a déjà été choisie par les deux plus grands équipementiers européens pour les applications bus et camions.