Le laboratoire de GM torture les batteries en préparation des prochains véhicules électriques

Des années d’expérience des consommateurs avec des piles AA à D familières nous permettent de combiner facilement les piles et les blocs-piles.

Le problème récent des vendeurs de vape et de lampes de poche en ligne sans scrupules installant des cellules lithium-ion brutes dans leurs produits dans l’espoir que les consommateurs remplaceront eux-mêmes ces cellules aggrave le problème. C’est une situation à laquelle LG Chem s’attaque avec des annonces dans les journaux pleine page et un site Web dédié rappelant aux consommateurs que les cellules lithium-ion nues ne sont pas des produits de batterie grand public qui peuvent être utilisés seuls en toute sécurité.

LG Chem est le partenaire de General Motors dans le cadre d’une conversion prévue de 2,3 milliards de dollars de l’usine d’assemblage de Lordstown, dans l’Ohio, en une usine de batteries pour fournir la vague prévue de modèles de véhicules électriques de GM. Ces véhicules électriques proviendront de l’usine GM de Detroit-Hamtramck, qui, a annoncé, subira une conversion de 2,2 milliards de dollars pour produire uniquement des véhicules électriques, à commencer par une camionnette électrique telle que le GMC Hummer fin 2021.

Comme nous l’avons vu avec les fichiers de batteries dans les ordinateurs portables et même les premiers avions de ligne Boeing 787, même les batteries lithium-ion correctement emballées et gérées électroniquement peuvent subir des défaillances pyrotechniques. C’est pourquoi General Motors exploite un laboratoire de batteries gigantesque dans son centre technique de Warren, où il teste les blocs-batteries pour confirmer leur sécurité.

La première chose que fait le laboratoire est de tester les cellules pour les comparer aux spécifications fournies par leurs fabricants, selon Doug Drauch, ingénieur en chef pour l’intégration du système de test des batteries. Les spécifications des fabricants étaient auparavant assez optimistes, bien que les fournisseurs actuels aient tendance à être plus précis dans leurs spécifications. « Aujourd’hui, ils sont assez honnêtes avec nous », a déclaré Drauch.

Néanmoins, il existe une différence entre les spécifications de base et les performances des batteries dans une application automobile, c’est pourquoi le laboratoire doit les tester, a-t-il déclaré. « Au début, très peu de fournisseurs comprenaient comment les cellules fonctionneraient dans une voiture », a-t-il expliqué.

Le laboratoire dispose de 40 stations de test de batterie où les ingénieurs mettent les batteries à l’épreuve, chargent et déchargent exactement comme s’ils travaillaient dans un VE. « Nous varions les niveaux de puissance en fonction d’un profil de conduite », a déclaré Drauch. « En ce qui concerne la batterie, elle se trouve dans un véhicule », bien qu’elle ne subisse pas les vibrations de la conduite réelle.

L’une des fonctions les plus importantes de ce test est le développement d’algorithmes logiciels qui prévoient la durée de vie de la batterie. Il est facile pour un véhicule à moteur thermique de mesurer et de rapporter le volume de carburant liquide restant dans son réservoir de carburant, mais l’énergie récupérable dans une batterie dépend de tellement de variables qu’il est difficile de la mesurer.

Cela est aggravé par le fait que l’autonomie des véhicules électriques est affectée par la température, l’éclairage, la vitesse et la circulation, ce qui rend l’autonomie restante aussi difficile à prévoir que la météo. « L’estimateur de l’état de la batterie est l’un des éléments de code les plus importants que nous ayons dans la voiture », a déclaré Drauch. « Vous ne pouvez pas simplement sortir et acheter un estimateur de l’état de charge de la batterie. » Un tiers des canaux de test de données sur les batteries du laboratoire sont dédiés au développement de ce logiciel, a-t-il déclaré.

En plus des stations de test de batterie, le laboratoire de GM dispose également de 18 chambres climatiques qui peuvent congeler et cuire les batteries pour vérifier leur capacité à résister à des conditions météorologiques extrêmes.

Aujourd’hui, le laboratoire travaille avec les blocs-batteries de nouvelle génération de GM, après avoir développé le bloc-batterie en forme de T pour l’hybride rechargeable Chevrolet Volt et le bloc-batterie plat sous le plancher pour le véhicule électrique à batterie Bolt.

La Bolt 2020 propose une version mise à jour de son pack, appelée désormais pack BEV2, et la société prépare le pack BEV3 pour une utilisation dans les véhicules à venir.

Les modifications apportées au pack BEV2 et à sa programmation lui ont arraché quelques kilomètres supplémentaires, avec une autonomie nominale de 259 milles pour le Bolt 2020 contre 238 milles pour le modèle 2019.

Le BEV3 présente des changements similaires à ceux annoncés par Ford pour le pack Mustang Mach-E. Il s’agit d’un ensemble plus grand qui couvre plus de surface au sol, mais il est moins profond, ce qui le rend plus convivial pour une utilisation dans des véhicules qui ne sont pas aussi grands que le Bolt.

Le pack est conçu pour être modulaire, de sorte que le même pack de base peut être utilisé en service hybride rechargeable pour une alimentation supplémentaire, en service de véhicule électrique à batterie pour un service régulier en ville et un service de conduite BEV longue portée. Sa configuration peut varier, avec 6, 8, 10, 12 ou 24 packs de cellules à l’intérieur.

Les versions 400 volts du pack prendront en charge une charge rapide CC de 150 kW, et les packs 800 volts fonctionneront avec des chargeurs rapides CC 350 kW. Tous ces tests et emballages rigoureux des cellules de base soulignent le message que les cellules de batterie lithium-ion sont des matières premières et non des produits de consommation finis, comme le sont les batteries de GM lorsqu’elles entrent dans les voitures.

Avec le laboratoire de batterie mettant ces packs à l’épreuve en vue de leur utilisation par de vrais clients, il ne reste plus que GM à présenter les véhicules qui les utiliseront afin que nous puissions les essayer !