Surveillance de l’emballement thermique pour prévenir les incendies des modules de batteries des véhicules électriques

L’enjeu le client

La plupart des fabricants de blocs et modules de batteries pour VE utilisent des cellules de batterie présentant un certain niveau de charge lorsqu’elles sont assemblées. On estime en effet qu’une batterie lithium-ion entièrement déchargée présente plus de danger que celle entièrement chargée. Lorsque les différents modules de batterie sont connectés, le courant commence à circuler entre les composants. Le passage du courant crée souvent une augmentation de la température des cellules ou des modules. Plus la température augmente, plus la tension du système diminue, ce qui entraîne une augmentation du courant, et donc de la température. Ce cycle d’augmentation incontrôlée de la température est appelé « emballement thermique ». S’il n’est pas détecté, il peut entraîner des dommages aux batteries, voire des incendies dans l’installation.

Le système de gestion des batteries (Battery Management System, BMS) est utilisé pour surveiller la température des batteries et assurer leur bon fonctionnement en vérifiant l’absence de connexions desserrées et de courts-circuits internes. Cependant, le BMS est généralement installé à une étape ultérieure du processus d’assemblage. Par conséquent, la surveillance de la température des cellules et des modules au cours de l’assemblage initial se fait à l’aide de pistolets thermiques IR à main, dont les indications de température sont limitées à une petite zone, voire inexistantes.

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La solution

Les caméras thermiques permettent aux fabricants de systèmes de batterie de surveiller l’ensemble de la batterie pour détecter les températures élevées et les situations potentiellement dangereuses dues à l’emballement thermique. La configuration des batteries peut varier considérablement d’une chaîne de montage à l’autre. En mesurant la température en des milliers de points différents, les caméras thermiques permettent de s’assurer qu’aucun foyer critique ne sera oublié.

Les caméras à capteur intelligent avancé de la série A de FLIR peuvent être installées pour surveiller chaque orifice d’échappement du bloc de batteries. Plusieurs régions d’intérêt (Regions Of Interest, ROI) peuvent être définies à l’aide de l’interface de commande en ligne de la caméra, avec des seuils de température maximale définis pour chacune desdites ROI. Les signaux d’alarme peuvent être envoyés à un automate industriel via un réseau EtherNet/IP pour la journalisation des données et la commande d’un voyant d’alarme lorsqu’un seuil de température critique est dépassé. Une telle configuration permet de consigner les données de température, d’alerter visuellement le personnel en cas de conditions dangereuses et d’éliminer le risque d’erreur humaine en cas d’utilisation d’un thermomètre portatif.

Les caméras à capteur intelligent avancé de la série A de FLIR sont faciles à installer et à commander grâce à une interface en ligne

Les résultats

L’utilisation de caméras de la série A comme l’A70 améliore considérablement la qualité des mesures de température par rapport aux pistolets thermiques à main actionnés par des opérateurs. Elle augmente la répétabilité et la fiabilité des relevés de température servant à détecter les conditions d’emballement thermique. La surveillance thermique automatisée et optimisée garantit une détection rapide de tout danger potentiel, ce qui permet de réduire les risques pour le personnel et les installations.

Test de surveillance d’un bloc-batterie par une caméra thermique FLIR A70.