Aperçu des modules de batterie
Les modules de batterie sont un élément essentiel des véhicules électriques. Leur fonction est de connecter plusieurs cellules de batterie entre elles pour former un ensemble capable de fournir suffisamment d'énergie au fonctionnement du véhicule.
Les modules de batterie sont des composants constitués de plusieurs cellules et constituent un élément essentiel des véhicules électriques. Leur fonction est d'assembler ces cellules pour former un ensemble capable de fournir l'énergie nécessaire au fonctionnement du véhicule ou au stockage de l'énergie. Les modules de batterie sont non seulement la source d'énergie des véhicules électriques, mais aussi l'un de leurs dispositifs de stockage d'énergie les plus importants.
La naissance des modules de batterie
Du point de vue de l'industrie de la fabrication de machines, les batteries monocellulaires présentent des problèmes tels que de mauvaises propriétés mécaniques et des interfaces externes peu conviviales, notamment :
1. L'état physique externe, tel que la taille et l'apparence, est instable et changera considérablement au cours du cycle de vie ;
2. Absence d'interface d'installation et de fixation mécanique simple et fiable ;
3. Absence d'interface de connexion de sortie et de surveillance d'état pratique ;
4. Faible protection mécanique et d'isolation.
Les batteries monocellulaires présentant les problèmes susmentionnés, il est nécessaire d'ajouter une couche intermédiaire pour les corriger et faciliter leur assemblage et leur intégration au véhicule. Ce processus de sélection naturelle aboutit à un module composé de plusieurs à dix ou vingt batteries, caractérisé par un état externe relativement stable, une interface mécanique, de sortie et de surveillance pratique et fiable, ainsi qu'une isolation et une protection mécanique renforcées.
Le module standard actuel résout divers problèmes liés aux batteries et présente les principaux avantages suivants :
1. Elle permet de réaliser facilement une production automatisée et présente une efficacité de production élevée, et la qualité du produit ainsi que le coût de production sont relativement faciles à contrôler ;
2. Elle permet d'atteindre un haut degré de standardisation, ce qui contribue à réduire considérablement les coûts des lignes de production et à améliorer l'efficacité de la production ; les interfaces et les spécifications standardisées favorisent une concurrence totale sur le marché et une sélection bidirectionnelle, et permettent de maintenir une meilleure opérabilité de l'utilisation en cascade ;
3. Une excellente fiabilité, qui peut assurer une bonne protection mécanique et d'isolation des batteries tout au long de leur cycle de vie ;
4. Des coûts de matières premières relativement bas n'exerceront pas une pression excessive sur le coût final d'assemblage du système d'alimentation ;
5. La valeur unitaire minimale à maintenir est relativement faible, ce qui a un effet significatif sur la réduction des coûts après-vente.
Structure de composition du module de batterie
La structure d'un module de batterie comprend généralement des cellules, un système de gestion de batterie, un boîtier, des connecteurs et d'autres composants. La cellule est l'élément de base du module. Elle est composée de plusieurs unités, généralement des batteries lithium-ion, caractérisées par une densité énergétique élevée, un faible taux d'autodécharge et une longue durée de vie.
Le système de gestion de la batterie a pour but de garantir la sécurité, la fiabilité et la durée de vie de la batterie. Ses principales fonctions comprennent la surveillance de l'état de la batterie, le contrôle de sa température, la protection contre la surcharge et la décharge excessive, etc.
Le boîtier de la batterie est l'enveloppe extérieure du module de batterie, servant à le protéger des agressions extérieures. Il est généralement fabriqué en métal ou en plastique et présente des caractéristiques de résistance à la corrosion, au feu et aux explosions.
Un connecteur de batterie est un composant qui relie plusieurs cellules de batterie pour former un tout. Il est généralement fabriqué en cuivre, un matériau offrant une bonne conductivité, une bonne résistance à l'usure et à la corrosion.
indicateurs de performance du module de batterie
La résistance interne désigne la résistance au passage du courant dans la batterie en fonctionnement. Elle dépend de facteurs tels que les matériaux utilisés, le procédé de fabrication et la structure de la batterie. On distingue la résistance interne ohmique et la résistance interne de polarisation. La résistance interne ohmique est due à la résistance de contact des matériaux d'électrode, de l'électrolyte, des membranes et des autres composants. La résistance interne de polarisation, quant à elle, résulte de la polarisation électrochimique et de la polarisation par différence de concentration.
Énergie spécifique – l'énergie d'une batterie par unité de volume ou de masse.
Rendement de charge et de décharge – mesure du degré auquel l'énergie électrique consommée par une batterie pendant la charge est convertie en énergie chimique que la batterie peut stocker.
Tension – la différence de potentiel entre les électrodes positive et négative d'une batterie.
Tension en circuit ouvert : tension d'une batterie lorsqu'aucun circuit externe ni charge externe n'est connecté. La tension en circuit ouvert est liée à la capacité restante de la batterie ; sa mesure permet donc généralement d'estimer cette capacité. Tension de fonctionnement : différence de potentiel entre les électrodes positive et négative d'une batterie en fonctionnement, c'est-à-dire lorsqu'un courant la traverse. Tension de coupure de décharge : tension atteinte une fois la batterie complètement chargée et déchargée (une décharge prolongée entraîne une décharge excessive, ce qui nuit à la durée de vie et aux performances de la batterie). Tension de coupure de charge : tension atteinte lors du passage d'une charge à courant constant à une charge à tension constante.
Courant de charge et de décharge – décharger la batterie avec un courant fixe pendant 1 h, soit 1 C. Si la batterie au lithium a une capacité de 2 Ah, alors 1 C correspond à 2 A et 3 C à 6 A.
Connexion en parallèle – La capacité des batteries peut être augmentée en les connectant en parallèle. La capacité totale est égale à la capacité d'une seule batterie multipliée par le nombre de batteries connectées en parallèle. Par exemple, pour le module Changan 3P4S, si la capacité d'une batterie est de 50 Ah, la capacité totale du module est de 50 × 3 = 150 Ah.
Connexion en série – La tension des batteries peut être augmentée en les connectant en série. La tension est égale à la tension d'une seule batterie multipliée par le nombre de batteries connectées. Par exemple, pour le module Changan 3P4S, si la tension d'une seule batterie est de 3,82 V, la tension du module est de 3,82 × 4 = 15,28 V.
Composant essentiel des véhicules électriques, les modules de batteries lithium-ion de puissance jouent un rôle clé dans le stockage et la restitution de l'énergie électrique, la fourniture d'énergie et la gestion et la protection des batteries. Bien que présentant des différences de composition, de fonction, de caractéristiques et d'application, ils ont tous un impact important sur les performances et la fiabilité des véhicules électriques. Grâce aux progrès technologiques constants et à l'expansion des applications, les modules de batteries lithium-ion de puissance continueront d'évoluer et de contribuer davantage à la promotion et à la démocratisation des véhicules électriques.
Date de publication : 26 juillet 2024
