Le marché des voitures électriques est en plein essor. Il est donc important d’en savoir plus sur le fonctionnement du « cœur » d’une voiture électrique, le bloc-batterie lithium-ion.
Le bloc-batterie est un dispositif intelligent qui stocke et fournit de l’énergie via ses modules équipés de cellules lithium-ion. Le processus de production de la batterie est crucial pour garantir une sécurité et des performances optimales. Comme il s’agit du composant le plus délicat des nouveaux moteurs « zéro émission », il nécessite de nombreuses précautions pendant la production.
Dans cet article, nous allons enquêter: comment sont produites les batteries des voitures électriques?
Pour simplifier, on peut dire que les lignes de production se composent en réalité d’au moins trois zones distinctes:
- dans la première, les modules contenant les cellules lithium-ion sont assemblés par groupes de quatre avec un contenu énergétique résiduel d’environ 20%.
- dans la deuxième, ils sont insérés dans le boîtier qui les accueille, puis scellés
- dans la troisième, l’électronique est assemblée
Mais examinons le processus plus en détail:
Les packs de batteries sont assemblés en connectant différentes batteries entre elles en série ou en parallèle, en combinant leur tension et leur ampérage pour obtenir le courant et la tension souhaités, et en les disposant en même temps de manière à pouvoir les loger dans l’espace qui leur est réservé par la machine de fabrication ou l’appareil qu’elles sont censées alimenter.
Grâce à la combinaison de cellules ou de batteries appropriées, il est donc possible de construire des blocs de batteries de n’importe quelle tension et de n’importe quel ampérage global, en tirant parti de la connexion en série et en parallèle ; le bloc de batteries devient ainsi une sorte de « batterie personnalisée », qui peut avoir des spécifications et des dimensions absolument inexistantes sur le marché des batteries standard.
Les blocs de batteries sont utilisés dans les dispositifs les plus divers et pour les fonctions les plus variées, de l’alimentation d’un outil au maintien de la mémoire du programme d’un tour automatique. La possibilité de les assembler selon n’importe quelle exigence spécifique, même en variant leurs dimensions, associée à la possibilité de les doter de tous les circuits de protection requis par le projet, permet de construire des packs de batteries qui s’adaptent réellement à toutes les fonctions et conditions d’application.
La construction d’un pack de batteries commence toujours par le choix des cellules ou des batteries qui seront connectées pour le construire ; celles-ci sont choisies sur la base d’une série de critères, notamment les dimensions finales, la tension et l’ampérage globaux, et les exigences opérationnelles particulières (telles que la capacité de fonctionner efficacement même à des températures particulières). Vient ensuite l’assemblage des circuits de protection, comme l’exige la conception, et des connecteurs nécessaires à la connexion au dispositif. La dernière phase est l’assemblage proprement dit, réalisé d’abord en soudant les connexions électriques entre les batteries, puis en les enveloppant toutes dans une gaine thermorétractable pour rendre le pack de batteries plus compact et plus facile à manipuler.
Il est clair que des précautions de sécurité sont nécessaires dès le début du processus de fabrication. La première étape consiste à équiper le module d’un film spécial conducteur de chaleur qui contribue à améliorer le refroidissement de l’ensemble des batteries. Un dispositif de refroidissement appelé refroidisseur est inséré entre les modules : une fois connecté, le liquide de refroidissement circule dans ce dispositif. Il est également essentiel d’équiper tous les employés sur le lieu de travail de vêtements spécifiques qui doivent être certifiés ESD et doivent être régulièrement testés pour vérifier qu’ils protègent contre l’électricité statique.
Après avoir assemblé les batteries, une série de tests finaux doit être effectuée.
Le premier est un test d’étanchéité du circuit de refroidissement et de la batterie dans son ensemble.
De temps en temps, une unité d’apparence différente apparaît parmi les batteries testées : il s’agit d’une unité échantillon qui vérifie que l’appareil de test de fuite fonctionne correctement.
Des jets spéciaux peuvent simuler des défauts de fuite, ce qui ajoute une autre dimension à la vérification du fonctionnement de l’appareil de test. Lorsque la batterie a passé le test d’étanchéité, elle peut passer au test électrique. Lors de cette deuxième étape, les employés vérifient les parties haute et basse tension. En particulier, ils vérifient que l’isolation fonctionne correctement. Une fois que la batterie a passé tous les tests, elle est chargée à environ 37 % de sa capacité.
Bonetto a développé des stations modulaires standardisées (concept LEGO) pour l’assemblage des modules de batterie. La station standardisée peut être complétée par différents dispositifs en fonction des tâches à effectuer. Les stations elles-mêmes et l’automatisation des processus peuvent être multipliées selon les besoins, ce qui permet à l’utilisateur de moduler son investissement en fonction des besoins de production.
En fonction du niveau d’automatisation, la manipulation du module de batterie peut également être effectuée par des chariots spéciaux ou des systèmes AGV.