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Test de connaissances sur le système de batteries d'alimentation des VE - Partie 1

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Test de connaissances sur le système de batteries d'alimentation des VE - Partie 1

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Ces dernières années, le niveau de développement économique national s'est amélioré, la science et la technologie ont connu un développement rapide et les nouvelles technologies énergétiques ont fait l'objet de recherches approfondies et ont été appliquées. Aujourd'hui, les véhicules à énergie nouvelle sont progressivement devenus une orientation importante de la production mobile. Dans le processus de production de ce type d'automobile, la partie la plus importante est le système de batterie, qui est l'élément clé du fonctionnement sûr et stable de l'automobile.

La sécurité énergétique et les crises environnementales deviennent de plus en plus graves, et les pays du monde entier prennent des mesures diversifiées pour réduire les émissions de polluants nocifs et la consommation d'énergie. Le développement actif de véhicules à énergie nouvelle, dont les véhicules électriques et hybrides sont les représentants, est devenu un consensus international et l'une des stratégies importantes de la Chine.

Le lithium-ion est largement utilisé dans les domaines des véhicules à énergie nouvelle et des centrales de stockage d'énergie, ses principaux avantages étant sa haute densité énergétique, sa haute densité de puissance et sa longue durée de vie. Avec le développement rapide des véhicules à énergie nouvelle, le nombre d'accidents par le feu signalés a augmenté ces dernières années, ce qui indique que la proportion d'accidents de véhicules à énergie nouvelle causés par des problèmes de batterie est relativement élevée. Ce type de défaillance de la batterie fait principalement référence à la surcharge, à la décharge et à la surchauffe, qui peuvent entraîner une augmentation de la température interne et des valeurs de pression du bloc-batterie, provoquant une perte de contrôle du système de la batterie.

Pour éviter les accidents liés à la sécurité des véhicules à énergie nouvelle, les chercheurs concernés mettent actuellement en œuvre un diagnostic complet des défaillances de la batterie et un travail de gestion de la sécurité à partir des plates-formes embarquées et en nuage. Dans le passé, le système de gestion de la batterie embarquée évaluait l'état de charge et de santé réel du bloc-batterie en détectant ses paramètres de tension et de courant, afin de garantir la sécurité de la batterie d'alimentation. Toutefois, en raison des limites du système de gestion de la batterie au cours du processus, la stratégie d'alerte de sécurité était relativement simple et ne pouvait pas contrôler la sécurité du système de batterie en temps réel.

Pour résoudre les problèmes susmentionnés, il est nécessaire d'accorder de l'importance au diagnostic des défauts de la plate-forme à distance et à la technologie d'alerte précoce. Avec l'aide des terminaux embarqués, les données du système de batterie peuvent être transmises à la plateforme big data cloud des véhicules à énergie nouvelle, et les méthodes de diagnostic des défauts de la batterie peuvent être analysées de manière exhaustive en découvrant des données massives.

1 Système de gestion des batteries d'alimentation

Dans le domaine des véhicules à énergie nouvelle, le système de gestion de la batterie d'alimentation a deux fonctions principales : l'une est de surveiller les paramètres de performance de la batterie en temps réel. La seconde consiste à contrôler efficacement la température de la batterie en fonction de l'environnement de l'application afin d'éviter que la valeur de la température de la batterie ne soit trop élevée ou trop basse, ce qui affecterait la durée de vie et les performances de la batterie.

Au cours du processus, un dysfonctionnement se produit dans le système de gestion de la batterie, ce qui limite les fonctions susmentionnées et empêche une prédiction efficace des problèmes de conformité de la batterie. Cela peut entraîner une perte de contrôle efficace de la batterie, l'endommager et, dans les cas les plus graves, provoquer des pannes de conduite du véhicule, ce qui constitue une menace pour la vie des personnes et la sécurité des biens.

2 Analyse des défauts internes

2.1 Problèmes de surcharge

Les sources d'énergie du véhicule répondent effectivement aux exigences de tension et de capacité. Le système de batteries d'alimentation est composé de batteries individuelles connectées en série ou en parallèle. Cependant, en raison de défauts de fabrication et de différences dans les conditions de fonctionnement, les batteries individuelles présentent souvent des incohérences.

Au cours du processus de charge du véhicule, une défaillance du chargeur ou une détection et une estimation imprécises de l'état de la batterie par le système de gestion peuvent entraîner des problèmes de surcharge dans certaines batteries individuelles.

La valeur totale de la tension du système de batterie dépasse largement sa valeur limite supérieure, et certaines batteries individuelles peuvent encore subir une surcharge. La surcharge des batteries lithium-ion peut provoquer des réactions électrochimiques internes et la perte de substances actives, augmenter la température de la batterie, accumuler des gaz et provoquer l'explosion de la batterie.

2.2 Problèmes de surdécharge

En général, le réglage de la tension de coupure de la décharge est utilisé pour éviter les défauts de surdécharge. Cependant, en raison de l'impact du courant élevé, de la conception déraisonnable du système de gestion de la batterie d'alimentation et du temps de stockage relativement long de la batterie, ces facteurs de défaillance restent des problèmes courants au stade de l'application des véhicules électriques.

Au cours du processus de surdécharge, la capacité d'extraction des ions lithium de l'électrode négative diminue, tandis que la tension de polarisation de la batterie augmente. Le collecteur de cuivre de l'électrode négative se transforme en ions cuivre sous l'effet de l'oxydation et se dissout progressivement dans l'électrolyte. Ce phénomène augmente la valeur du taux d'autodécharge de la batterie. Ce comportement de surdécharge n'entraîne pas directement de problèmes d'emballement thermique, mais provoque une perte de capacité ou des changements dans la stabilité thermique. L'impact sur la tolérance des conditions d'abus de la batterie peut provoquer des accidents dangereux lors de la recharge ou de l'utilisation.

2.3 Problèmes de surchauffe

Les batteries d'alimentation, qu'elles soient chargées ou déchargées, sont soumises à des mouvements électroniques intenses qui peuvent générer des effets thermiques. Dans la plupart des cas, un échauffement anormal de la batterie peut se produire, et des réactions secondaires, des courts-circuits externes et des courts-circuits internes peuvent se produire pendant la charge et la décharge. Dans un contexte de températures élevées, les batteries lithium-ion connaissent un certain degré d'expansion, une augmentation de l'impédance et un raccourcissement du temps de cycle.

Pendant le cycle de charge à haute vitesse, la chaleur continue à s'accumuler dans la batterie, ce qui entraîne une augmentation progressive de la température et accroît le risque d'emballement thermique. La surchauffe de la batterie raccourcit le temps de dégradation du matériau positif et le masque facial de l'électrolyte solide négatif apparaît, ce qui entraîne une perte de capacité très évidente. Des gaz apparaissent lors de la décomposition des matériaux internes de la batterie lithium-ion. Lorsque la valeur de la pression augmente, la batterie se dilate et présente un risque d'explosion.