Expérimentation ForeWheel

2.2.1.1 Description du véhicule

Cette expérimentation a été effectuée avec une batterie LiFeO4(LFP) instrumentée.

Cette batterie utilise 10 modules assemblés à partir de cellules LiFeBatt1, ayant les

mêmes caractéristiques initiales : une tension nominale de 3.2 V et une capacité maxi-

male de 15 Ah. Le pack batterie Bat1 possède une tension nominale de 400 V, avec une

capacité totale de 75 Ah et une densité énergétique de 80 Wh.kg−1 2.

Ces essais ont été effectués sur 23 mois comprenant à la fois des périodes alternées d’utilisation et de stockage. Le processus global est composé de trois différents modes d’utilisation. Le premier mode comprend les périodes de roulage, utilisant un véhi- cule électrique : la WILL développée par Michelin (figure 2.1), constituée d’une chaine de traction électrique. La WILL repose sur un châssis d’Opel Agila et intègre deux

1. cf. annexe B.

2.2. PRÉSENTATION DES DONNÉES 51 moteurs-roues électriques dans les roues avant, générant une vitesse maximale de 140 km.h−1.

Ces roulages ont été effectués sur un circuit privé Michelin (figure 2.2) [128]. Le se- cond mode d’Utilisation de la batterie correspond à de longues périodes de stockage, sans aucune charge/décharge. Le troisième type d’Utilisation appliqué consiste à ap- pliquer des profils de puissance, représentatifs de roulages, sur un banc de test.

Figure 2.1 – Le véhicule électrique WILL utilisé durant les phases de roulage de la

batterie Bat1

Figure2.2 – Le circuit de test Michelin employé lors des expérimentations de la batte-

rie Bat1

L’ensemble du processus mis en œuvre est décomposé en huit sessions distinctes,

contenant chacune un des trois types d’Utilisation décrits suivi d’une caractérisation3

complète de la batterie (figure 2.3).

Ces caractérisations suivent toujours le même protocole de test. Ces tests sont donc

réalisés dans une pièce maintenue à 25◦C. La batterie est initialement laissée au repos

pendant une heure, puis elle est chargée à un courant constant de C/9 et entièrement équilibrée, précédant un nouveau stockage d’une heure. Après cette période de charge,

3. Une caractérisation de la batterie permet d’obtenir les valeurs références du niveau de perfor- mance via un procédé spécifique.

52 CHAPITRE 2. ANALYSE HORS LIGNE DES DONNÉES DE BATTERIE la batterie est complètement déchargée suivant trois profils de puissance. Le premier est une décharge à C/2, et les deux autres sont des profils de puissance choisis afin de caractériser la batterie sous conditions contrôlées. Ces profils sont définis confor-

mément aux cycles ARTEMIS Urbain [129] et New European Driving Cycle (NEDC),

fournissant données nécessaires à l’identification de certaines grandeurs relatives à l’état de santé de la batterie. Les valeurs de capacité globale sont obtenues par simple intégration du courant, et les valeurs de résistance par impulsions de courant.

0

100

200

300

400

500

Caractérisation Roulage Stockage Banc de test

Jours d'expérimentation

600

700

Figure 2.3 – Illustration du déroulement global des expérimentations, de la batterie

Bat1, au fil du temps

2.2.1.2 Description de l’expérimentation ForeWheel

Charge : Toutes les charges sont effectuées sous courant constant, jusqu’à ce que la

tension maximale de 3.2 V soit atteinte lors des charges complètes (SOC = 100 %). Dans ce cas, une phase d’équilibrage des cellules est également effectuée. Ceci permet, pour chaque branche parallèle, d’avoir la même tension pour éviter au pack batterie la perte de capacité globale.

Roulage : Les périodes de roulages sont composées d’un profil de vitesse appliqué

de manière répétitive sur le circuit privé. L’emploi d’un circuit privé est primordial afin de pouvoir parfaitement contrôler le cycle de roulage. Le même profil de vitesse est réalisé par un unique conducteur professionnel durant l’ensemble des expérimen- tations. Le profil de vitesse choisi est présenté en figure 2.4. Ce profil contient toutes les phases typiques des usages réels, tels que des arrêts, des démarrages, des parties à basse vitesse, des accélérations, des situations à vitesse constante etc. Le profil de vitesse choisi est représentatif d’une grande partie des sollicitations que la batterie su- bie en usage véhicule électrique. Notons que ce profil a été modifié lors des premiers essais car la température de la batterie atteignait des valeurs trop élevées. De ce fait, la

vitesse maximale initialement fixée à 140 km.h−1 a été réduite à 100 km.h−1.

Stockage : La batterie a été stockée environ quatre mois lors de la session St.5, dans

une pièce dont la température était contrôlée à 25◦C. Cette partie de l’expérimentation

permet de réduire la proportion de roulages de la batterie, ce qui occulterait la partie de vieillissement calendaire. En effet, lors d’un usage en véhicule électrique, une bat- terie est stockée une large majorité de sa vie (> 90 % du temps), et les phénomènes de vieillissement d’une batterie liés au vieillissement calendaire peuvent représenter une grande partie du vieillissement de la batterie. Dans cette expérimentation, les pé- riodes de stockages représentent environ 80 % de l’ensemble de la période considérée, une part importante des stockages ayant lieu entre différents roulages.

2.2. PRÉSENTATION DES DONNÉES 53 0 10 20 25 0 20 40 60 80 100 Distance (km) Vitesse ( km.h −1 )

Figure 2.4 – Profil de vitesse appliqué à la batterie Bat₁ lors des périodes de roulage,

par tour de circuit

Banc de test : Les expérimentations effectuées sur banc de tests reproduisent le même

profil de puissance que celui appliqué lors des roulages, sous une température am-

biante constante à 25◦C. Ce profil de puissance est appliqué sur le banc de tests afin de

simuler des roulages, cette fois-ci dans des conditions extérieures contrôlées (absence de vent, pluie, biais du conducteur...). Cette période implique une non continuité de certaines variables issues des roulages, telles que la distance ou la vitesse.