Un nouveau système de gestion de la batterie pourrait augmenter l'autonomie des véhicules électriques de 20 %

Jonathan M. Gitlin - 4 janvier 2023 15 h 30 UTC

L'un des développements les plus excitants à venir pour les véhicules électriques au cours des dernières années a été le développement de cellules lithium-fer-phosphate comme alternative aux chimies lithium-ion plus traditionnelles qui utilisent des minéraux comme le nickel, le manganèse et le cobalt. Désormais, un nouveau système de gestion de batterie, ou BMS, pourrait signifier des prédictions d'autonomie beaucoup plus précises pour les véhicules électriques équipés de ces batteries.

Les batteries LiFePO4, ou LFP, étaient principalement réservées aux fabricants chinois de véhicules électriques jusqu'à l'année dernière grâce à une série de licences de brevets exclusives signées avec les chercheurs américains et canadiens qui ont développé la technologie. Mais ces brevets arrivent à expiration et les constructeurs automobiles non chinois commencent à adopter les batteries LFP.

Les cellules LFP n'aiment pas le temps très froid plus qu'une cellule NMC ou aluminium nickel-cobalt équivalente, et elles stockent également moins d'énergie. Mais ce dernier élément pourrait en fait être un avantage pour cette chimie - il n'y a aucun risque qu'un pack LFP brûle ou explose lors d'un crash, il est donc beaucoup moins nécessaire d'entourer le pack d'une lourde coque de protection.

Cela signifie à son tour que même si les cellules sont moins denses en énergie, la densité d'énergie au niveau du pack augmente en fait car une plus grande partie du volume est consacrée aux cellules de la batterie au lieu des structures de collision. Les batteries LFP ont également une durée de vie utile plus longue que les packs NMC ou NCA. Les cellules LFP étaient environ 20 % moins chères par kWh que les cellules NMC en 2022.

Il n'est donc pas étonnant que Tesla soit passé aux cellules LFP pour de nombreuses voitures en 2021 et que Ford ajoute des cellules LFP à la Mustang Mach-E cette année et à la camionnette F-150 Lightning en 2024.

Pour tirer pleinement parti de la chimie des batteries LFP, Texas Instruments a développé un nouveau BMS (pour les batteries et les cellules) beaucoup plus sensible que les systèmes existants. "Dans notre génération précédente, nous sommes capables de descendre à 3,5 millivolts, et c'est à la pointe de la technologie. Maintenant, dans cette dernière génération, nous sommes environ trois fois et demie meilleurs - 1 millivolt", a expliqué Sam Wong, qui travaille sur les BMS chez TI.

Cela est nécessaire en raison de la courbe de décharge très plate des cellules LFP. "Ça va commencer à partir de 4 volts, ça va descendre, ça va rester très plat", a expliqué Mark Ng, responsable du marketing pour les groupes motopropulseurs EV chez TI. "Lorsque vous êtes à 70% de charge à 30% de charge, dans cette région [la courbe de décharge] reste plate, et c'est là que vous avez besoin de cette précision de 1 millivolt. Parce que si je ne suis pas précis, je n'ai aucune idée si je 'm [at] 70% de charge ou 40% de charge », m'a dit Ng.

Cette imprécision pourrait atteindre 63 miles (100 km) pour un véhicule électrique de 300 miles (483 km) par rapport à un BMS avec une précision de seulement 10 mV. Les BMS plus précis profitent également aux chimies NMC ou NCA, bien que dans une bien moindre mesure - il y a une amélioration de la marge d'erreur d'environ six miles pour un EV de 300 miles à environ un demi-mile.

Les nouveaux BMS présentent également un avantage en matière de sécurité fonctionnelle, qui répond à la norme de sécurité automobile ASIL-D la plus stricte. "Avec cet appareil, nous sommes capables de mesurer la tension deux fois en utilisant la redondance à l'intérieur de la puce pour dire au système qu'il y a quelque chose qui ne va pas s'il n'est pas d'accord avec l'autre. C'est presque comme un système de vote -" Je dis cette batterie est de 4 volts et l'autre côté dit 3 volts "- quelque chose ne va pas avec [la batterie]", a expliqué Ng.

Au-delà de cela, les nouveaux BMS sont capables de gérer à la fois les packs 400 V et 800 V et peuvent être spécifiés sans fil - quelque chose que General Motors a déjà adopté pour sa famille de packs Ultium en utilisant une version antérieure de la technologie de TI - ce qui réduit le besoin de cuivre câblage dans les packs, ce qui réduit à la fois le coût et le poids.