INTRODUCTION
Au fur et à mesure que la recherche des technologies plus vertes augmente, l’utilisation de batteries lithium comme principal dispositif de stockage d’énergie augmente. Des applications telles que les véhicules électriques modernes deviennent de plus en plus courantes et dans ces types d’installations des chocs et des vibrations importants existent.
Étant donné que le marché des batteries lithium se développe, notre compréhension de l’effet des vibrations et des chocs mécaniques sur les performances électriques et les propriétés mécaniques de ces batteries aussi. Des études récentes ont analysé l’effet des vibrations sur la dégradation et la fatigue des matériaux des cellules de batterie ainsi que l’effet des vibrations sur la structure du bloc-batterie. Les résultats de ces études montrent que la dégradation mécanique produite par les vibrations diminue la longévité des batteries au lithium.
Une autre exigence importante qui doit être prise en compte sont les forces qui sont transférées à la batterie dans des conditions de choc. Il est vivement important que des forces excessives n’atteignent pas les cellules de la batterie et entraînent des fissures.
NORMES POUR LES INSTALLATIONS DE BATTERIES
De ce fait et afin d’éviter l’usure prématurée de ces composants vitaux et coûteux. Les fabricants de batteries exigent des utilisateurs suivez plusieurs normes dans lesquelles des limites sont fixées pour la vitesse de vibration, l’accélération et le déplacement.
Des exemples de ces normes sont R100r2, UN38.3, IEC 62133, IEC 62619 ou UL 1642 pour n’en citer que quelques-unes.
La R100r2 est spécifiquement destinée aux véhicules équipés d’une transmission électrique. Cette norme exige un test d’approbation dans lequel un balayage de vibration de 7 Hz à 50 Hz est effectué toutes les 15 minutes. Ce cycle est répété 12 fois pour un total de 3 heures.
La norme UN 38.3 concerne davantage la sécurité pendant le transport des batteries au lithium. La vibration est une forme d’onde sinusoïdale avec un balayage logarithmique entre 7 et 200Hz et retour à 7 Hz en 15 minutes, la longueur d’onde utilisée est de 0,8mm (amplitude crête à crête 1,6mm). Ce cycle est répété 12 fois pendant un total de 3 heures, trois positions de montage mutuellement perpendiculaires de la cellule doivent être analysées. Cette norme exige également un test pour les chocs où un choc semi-sinusoïdal d’accélération maximale de 15 g pendant 6 millisecondes est appliqué. Pour les cellules plus grandes, 50 g pendant 11 millisecondes sont appliqués. Chaque cellule de batterie doit être soumise à trois chocs dans le sens positif suivis de trois chocs dans le sens négatif des trois positions de montage mutuellement perpendiculaires, pour un total de 18 chocs.
AMC Solution
En tenant compte des multiples axes de choc et de vibration requis, les ingénieurs d’AMC-MECANOCAUCHO ont développé un plot qui peut fonctionner dans plusieurs directions avec un amortisseur de course d’extrémité intégré pour un confinement de déplacement de charge extrême.
Ci-dessous une image des plots CB d’AMC-MECANOCAUCHO®.
L’image ci-dessous montre l’installation typique d’une batterie au lithium.
Image détaillée dans la section du plot CB installé.
Afin de choisir le plot CB adéquat, la charge totale, le CDG et la position des plots doivent être pris en considération. Un calcul de vibration de 6 degrés de liberté peut nous permettre de connaître des fréquences naturelles du système et d’avoir union de prédiction du niveau d’isolement qui sera essentiel pour savoir si les normes ci-dessus peuvent être dépassées.
Les ingénieurs d’application AMC-MECANOCAUCHO peuvent effectuer de tels calculs et aider les bureaux d’études à sélectionner la bonne solution.
Articles de référence :
Effet des charges dynamiques et des vibrations sur les batteries lithium - Xia Hua, Alan Thomas, 2021 (sagepub.com)
Effets des vibrations et des chocs sur les cellules lithium - ScienceDirect
France
