En avril dernier, le premier prototype de scooter équipé du système de batterie EMIC a été dévoilé au Centre de technologie des batteries industrielles (CTBI) de Saft Batteries à Saint-Sébastien de los Reyes. Simultanément, le système a été présenté à Bruxelles lors d'un événement dédié à la mobilité électrique. Les principaux constructeurs de ce type de véhicules ont accueilli cette invention avec enthousiasme et ont approuvé le lancement de plusieurs essais du système sur leurs véhicules.
Le concept fondamental de cette innovation repose sur une véritable portabilité. Le système consiste à diviser la batterie de traction du véhicule en plusieurs parties, chacune étant facilement transportable par une seule personne. Par exemple, le prototype présenté ici se compose de deux cartouches de batterie fournissant individuellement suffisamment d'énergie pour parcourir environ 15 km en milieu urbain, avec toute l'accélération et la puissance nécessaires au véhicule. Avec les deux cartouches installées, le véhicule peut parcourir 30 km. Chaque cartouche ne pèse que 2 kg.
Bien entendu, la quantité d'énergie, ou en d'autres termes, le nombre de kilomètres que l'on peut parcourir avec le véhicule, dépend du poids de la batterie. C'est pourquoi des batteries de capacités énergétiques différentes peuvent être assemblées afin de répondre aux besoins d'autonomie spécifiques de chaque utilisateur. Ceci offre de nombreux avantages, parmi lesquels on peut notamment citer les suivants :
La moto électrique peut être vendue sans batterie, permettant à chaque acheteur de choisir la capacité de batterie la mieux adaptée à ses besoins.
Les batteries peuvent être rechargées sur une borne de recharge urbaine en connectant le véhicule à l'aide d'un câble standard, ou individuellement à domicile ou au bureau grâce à des chargeurs de bureau, après avoir été retirées de la moto.
Une seule moto suffit pour une flotte fonctionnant sur plusieurs équipes. Chaque équipe embarque les batteries correspondant à ses besoins en autonomie ; celles-ci sont rechargées pendant l'équipe suivante, hors du véhicule, tandis qu'un autre jeu de batteries assure la traction pour l'équipe suivante.
Des batteries de capacités énergétiques variables peuvent être assemblées ; par exemple, des batteries offrant une autonomie de 15, 30 ou 45 km. Des batteries de tailles et de poids différents peuvent être combinées au sein d'un même véhicule tout au long de sa durée de vie afin de s'adapter aux variations des besoins en autonomie.
Le système actuellement conçu permet de connecter jusqu'à quatre cartouches au véhicule via une carte appelée connecteur. Les principales fonctions de cette carte de connexion sont les suivantes :
Gestion individualisée de la charge et de la décharge de chaque cartouche (BMS).
Gestion collective des performances du système de batterie en fonction de facteurs externes (besoins en énergie, température extérieure, etc.).
Surveillance continue de l'état du système et transmission des alarmes et informations au véhicule.
Protection du système de batterie contre les risques de mauvaise utilisation (surtension, surchauffe, etc.).
Stockage des données pour déterminer l'état de la batterie et suivre sa durée de vie.
En résumé, le fonctionnement du système repose sur la courbe de charge et de décharge caractéristique de certains systèmes électrochimiques de la famille des batteries lithium-ion, dont l'état de charge peut être déterminé relativement facilement grâce à la tension en circuit ouvert (voir figure 1). Il est important de noter que tous les systèmes lithium-ion ne sont pas compatibles avec le système EMIC. Ceux présentant des courbes de charge et de décharge très plates, comme ceux à cathode LiFePO₄, ne peuvent pas être gérés par ce système (voir figure 2).
Il convient également de souligner l'approche algorithmique du système pour l'affichage et la gestion des informations relatives à l'état de la batterie. Chaque technologie électrochimique présente des caractéristiques de comportement différentes en réponse à certains signaux. Des études approfondies menées au sein de notre CTBI nous permettent de corréler les mesures de tension, de température et de courant – courantes dans ces systèmes – avec la durée de vie de la batterie, un paramètre particulièrement utile pour les applications cycliques comme celle présentée dans cet article.
Il va de soi que, outre la variété des tailles, formes et poids, la flexibilité d'installation du système dans un véhicule électrique est impressionnante. La possibilité de diviser la batterie en différentes parties (cartouches) permet de placer chacune à différents endroits dans le véhicule, équilibrant par exemple les charges aérodynamiques et offrant ainsi de multiples solutions. Chaque partie devra être connectée par un simple câble court à la carte de connexion, elle-même installée en toute sécurité à l'intérieur de la moto. Imaginez le nombre de configurations possibles !
De plus, il est important de noter que les batteries lithium-ion existent en différents formats selon leur application (Figure 3). Il existe ainsi des modèles de batteries haute capacité et basse consommation, des modèles conçus spécifiquement pour des courants de charge et de décharge élevés, des modèles avec des durées de vie variables, etc., tous configurables avec le système EMIC. En d'autres termes, le système EMIC n'est pas seulement un système de batterie pour la mobilité électrique des petits véhicules ; Il s'agit d'une invention qui ouvre la porte à de multiples applications où la batterie, telle que nous la connaissons aujourd'hui, est nécessaire mais présente des inconvénients en termes d'installation et d'autonomie pour diverses raisons.
Enfin, je tiens à souligner la facilité d'intégration du système EMIC aux réseaux intelligents, grâce à la quantité et à la qualité des informations qu'il traite concernant l'état des batteries et à sa capacité à communiquer, via différents protocoles, avec divers dispositifs au sein de systèmes complexes. Ceci ouvre de nouvelles perspectives pour la gestion des batteries dans les réseaux de demain.
Auteur:
Joaquín J. Chacón Guadalix, directeur général – Saft Baterías SL.
