Étude du vieillissement des batteries lithium-ion dans les applications "véhicule électrique" : combinaison des effets de vieillissement calendaire et de cyclage

Résumé : L'étude du vieillissement des batteries est nécessaire car la dégradation de leurs caractéristiques détermine en grande partie le coût, les performances et l'impact environnemental des véhicules électrifiés, notamment des véhicules 100 % électriques. La méthodologie choisie pour cette thèse consiste en deux étapes bien différenciées, à savoir la caractérisation et la modélisation. Pour la première étape, on s'appuie sur des essais de vieillissement accéléré d'éléments de batterie. Malgré leur caractère accéléré, les campagnes d'essais de vieillissement sont très coûteuses en moyens humains comme matériels : une connaissance à priori des facteurs de vieillissement est nécessaire, soit par le moyen d'études bibliographiques, soit par la réalisation de précampagnes d'essais. Ces études préalables conduisent à la conception d'un plan d'expériences composé d'un certain nombre d'essais dont les résultats permettront de révéler comment les conditions d'utilisation influencent la dégradation des batteries. Dans la seconde étape, grâce à la connaissance apportée par l'étape de caractérisation, on procède à la modélisation du vieillissement. Celle-ci permet de mettre en évidence des lois de vieillissement qui sont généralisées pour prédire l'évolution des performances d'une batterie soumise à des conditions d'utilisation variables dans le temps. Le modèle de vieillissement qui en résulte peut être utilisé pour concevoir et utiliser d'une manière optimale les batteries des véhicules pour minimiser à la fois la consommation d'énergie et de ressources naturelles. En sachant que la dégradation d'une batterie se produit différemment selon si elle est au repos ou si elle est parcourue par un courant, une difficulté majeure est celle de déterminer comment se combinent les effets du vieillissement calendaire et de cyclage pour un véhicule électrique. Dans les applications "véhicules électriques", les batteries passent une part importante de leur temps au repos et les niveaux de courant pendant leur utilisation sont relativement faibles. Les résultats des essais de vieillissement accéléré réalisés dans cette thèse confirment le caractère non-linéaire de la combinaison des vieillissements calendaire et en cyclage lorsque les batteries suivent des profils d'utilisation similaires à l'application considérée. Le modèle de vieillissement qui est proposé dans le dernier chapitre se veut simple mais efficace. Ainsi il repose sur un faible nombre d'équations (2) et de paramètres (6) et il permet de simuler l'évolution de la capacité d'une cellule soumise à un vieillissement qui combine des périodes de cyclage et de repos. Les exemples d'application de ce modèle démontrent son utilité pour l'établissement de stratégies d'utilisation de batteries dans le but de prolonger leur durée de vie
Type de document :
Thèse
Energie électrique. Université de Lyon, 2017. Français. 〈NNT : 2017LYSE1203〉
Liste complète des métadonnées

Littérature citée [187 références]  Voir  Masquer  Télécharger

https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01668529
Contributeur : Abes Star <>
Soumis le : mercredi 20 décembre 2017 - 10:07:06
Dernière modification le : mardi 12 juin 2018 - 10:34:39

Fichier

TH2017REDONDOIGLESIASEDUARDO.p...
Version validée par le jury (STAR)

Identifiants

  • HAL Id : tel-01668529, version 1

Citation

Eduardo Redondo Iglesias. Étude du vieillissement des batteries lithium-ion dans les applications "véhicule électrique" : combinaison des effets de vieillissement calendaire et de cyclage. Energie électrique. Université de Lyon, 2017. Français. 〈NNT : 2017LYSE1203〉. 〈tel-01668529〉

Partager

Métriques

Consultations de la notice

646

Téléchargements de fichiers

1196