Mercedes se prépare à contrôler des cellules individuelles dans la batterie. Microcontrôleurs, gestion directe en courant continu et alternatif
Mercedes travaille sur un projet intitulé Power Converter, dans le cadre duquel chaque [petit] groupe de cellules de la batterie disposerait de son propre microcontrôleur équipé d’un microconvertisseur. Celui-ci contrôlerait le flux d’énergie de manière à ce que les tensions et les intensités à la sortie de la batterie soient exactement celles nécessaires. Cette technologie en est encore à un stade très précoce, mais elle permet déjà aujourd’hui d’atteindre une puissance allant jusqu’à 3 kW. L’orientation du développement semble prometteuse.
Connexions en parallèle et microcontrôleurs. Ce n’est pas du tout aussi cher que cela pourrait le sembler.
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Connexions en parallèle et microcontrôleurs. Ce n’est pas du tout aussi cher que cela pourrait le sembler.
Et qu’en est-il aujourd’hui ?
Commençons par ce que promet le fabricant : grâce à une connexion parallèle des ensembles de cellules – que l’on suppose associés à des modules de communication – l’ensemble est capable de s’organiser de manière à ce que la batterie puisse alimenter directement le moteur, indépendamment du niveau de charge et de l’âge des cellules (source), bien sûr dans les limites permises par la physique. L’entreprise n’aurait plus besoin de concevoir la voiture autour d’une architecture spécifique (400 V, 800 V, etc.), car ce serait le logiciel intégré à la batterie qui en déciderait.
Les systèmes de contrôle situés dans le boîtier du paquet feraient en sorte que les onduleurs cessaient d’assumer l’une des fonctions essentielles dans les installations de voitures électriques. La batterie enverrait alors l’énergie directement vers les principaux consommateurs, les micro-convertisseurs pouvant en effet fournir en sortie un courant continu (DC) ou alternatif (AC). Il en va de même pour les appareils externes (V2L) ou pour le flux d’énergie dans l’autre sens, c’est-à-dire le chargement. Les micro-convertisseurs recevraient le courant alternatif et le transformeraient en courant continu destiné aux cellules, sans l’intervention de chargeurs AC-DC intégrés.
Le groupe Stellantis a une idée similaire pour se débarrasser des onduleurs coûteux : chaque module de batterie disposerait de son propre système de contrôle (micro-onduleur), ce qui permettrait de connecter les moteurs directement au connecteur de la batterie.
Mais ce n’est pas tout : étant donné que la cellule Li-ion passerait d’un simple cylindre métallique à un cylindre doté d’une interface de communication, chaque cellule pourrait avoir un âge et une composition chimique différents. L’électronique s’assurerait néanmoins que le courant en sortie respecte des paramètres précis. Et si une cellule se dégradait et ne parvenait plus à rester dans les limites prescrites, elle serait définitivement déconnectée. Pour le conducteur, ce changement resterait imperceptible, car il s’agirait simplement du débranchement d’un des quelques centaines ou milliers d’éléments du système.
Et qu’en est-il aujourd’hui ?
Aujourd’hui, la situation est complètement différente : même une seule cellule défectueuse peut faire en sorte que toute la batterie ne fonctionne qu’avec des paramètres sûrs pour elle. Une grande variation de tensions fait que la batterie ne se charge qu’à 80 % de sa capacité d’origine [car certaines cellules atteignent alors des tensions dangereusement élevées] et ne se décharge qu’à 40 % [car d’autres cellules atteignent alors des tensions dangereusement basses]. Ainsi, sur les 100 % de capacité initiale, seuls 40 % restent réellement utilisables par l’utilisateur.
Il convient de noter que le mélange de cellules ayant des compositions chimiques différentes n’est pas une idée nouvelle : la chinoise CATL dispose déjà de tels packages (CATL Freevoy, illustration ci-dessous). Cependant, ils sont conçus avec beaucoup de soin, offrant différentes stratégies de fonctionnement pour diverses compositions chimiques. Selon la conception de Mercedes, le BMS principal n’aurait même pas besoin de savoir précisément ce qu’il gère, car la gestion microscopique serait assurée par un microcontrôleur au niveau d’une ou de plusieurs cellules.
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