Stage : Equilibrage Dynamique de Pack de Batteries

Les packs de batteries sont utilisés dès que la puissance consommée par l’équipement ou l’autonomie demandée est importante. Dans ce cas, les batteries sont placées en série de façon à limiter le courant délivré (et ainsi réduire les pertes ohmiques). Mais alors, la batterie la plus faible du pack limite les performances du pack complet. En effet, prenons comme exemple un pack de batteries dans lequel chacune des batteries est équivalente en termes de capacité. Le courant de charge ou de décharge circulant dans le pack traverse chacune des batteries les chargeant ou les déchargeant équitablement. Chacune des batteries ayant la même capacité, le taux de charge est alors le même pour chacune. Mais, les batteries n’ont pas toujours la même capacité. De plus, le vieillissement de chacune peut être accéléré par les conditions d’utilisation du pack et particulièrement si la température des batteries n’est pas uniforme. Dans ce cas, la batterie de capacité la plus faible limite alors la capacité de toutes les batteries du pack. Dans le cas d’une charge, afin de ne pas surcharger la batterie la plus faible (sinon, risque de dégradation accélérée), le chargeur de batterie (avec les mesures de son BMS, Battery Management System) va limiter la charge du pack dès que la batterie la plus faible sera chargée. Les autres batteries ne sont donc que partiellement chargée, limitant en conséquence la capacité du pack. Dans le cas d’une décharge, afin de ne pas tomber en décharge profonde de la batterie la plus faible (sinon, risque de dégradation accélérée), le BMS va déclarer le pack déchargé même s’il reste de la charge dans les autres batteries. On comprend donc qu’il est nécessaire de gérer intelligemment la charge et la décharge des packs de batteries en réalisant un équilibrage des courants de charge et décharge en fonction de la capacité restante de chacune des batteries. En 2024, ELSYS-Design a réalisé un POC (Proof Of Concept) d’une méthode innovante pour transférer de l’énergie d’une ou plusieurs batteries vers une ou plusieurs batteries. Les mesures réalisées sur ce POC ont montré les capacités de la méthode de transfert mais également les limitations qui doivent faire l’objet d’analyses approfondies. ELSYS Design propose de compléter l’étude du POC de 2024 avec les axes d’amélioration suivants: - Régulation du courant de charge et/ou de décharge par une boucle d’asservissement ; - Optimisation du rendement dans les cas d’utilisation Cell à MultiCell (objectif > 90%) ; - Ajout d’un BMS pour le contrôle de l’état de charge et décharge de chacune des batteries et commande du transfert d’énergie ; - Miniaturisation de la réalisation. Le stagiaire sera encadré par des ingénieurs expérimentés d’ELSYS Design. Les tâches suivantes liées aux activités Carte devront être réalisées: - L’analyse et la compréhension des travaux effectués en 2024, - L’étude des axes d’amélioration et des propositions de solutions, - La rédaction des spécifications de la carte à réaliser, - La conception de la carte, - La saisie de schéma, le placement/routage et le suivi de la fabrication, - Les mesures et validation au laboratoire, - La rédaction du manuel utilisateur. **Les technologies utilisées notamment sont les suivantes**: - Conversion de puissance, - Convertisseurs DC/DC - Contrôle commande et asservissement Pour les activités Carte, les principales compétences acquises seront: - Maitrise d’un système complet - Travail en mode projet - Réalisation de carte électronique - Cycle de développement - Qualification système Ce stage est conventionné et rémunéré. La mission peut être réalisée dans le cadre d’une année de césure ou d’un stage de fin d’études. Vous êtes en 3ème année de cycle ingénieur en option électronique, et vous avez déjà des connaissances acquises en cours ou en TP sur la conception de carte électronique et plus particulièrement sur la gestion de puissance. Autonomie, enthousiasme pour les nouvelles technologies, rigueur et travail en équipe sont des qualités essentielles. Votre implication sur des projets extrascolaires de conception (Coupe de France de Robotique, fab labs, projet personnel, junior entreprise, etc.) est un plus qui sera apprécié.