SSE Systèmes de stockage
d’énergie électrique

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Qu'est-ce qu'un SSE ?

Comme son nom l’indique, un Système de Stockage d’Énergie est un objet permettant de stocker de l’énergie électrique pour être réutiliser plus tard. L’énergie est alors généralement stockée sous une forme électrochimique. Ces systèmes ont la particularité d’avoir une connectique accessible (borne + et -) qui est capable de débiter et/ou recevoir un courant électrique continu directement (sans transformation).

Les SSE que MTA est en capacité de tester sont par exemple :
  • Les piles de toutes technologies (alcaline, Li//SOCl2, Li//SO2, Li//MnO2…) [non rechargeable]
  • Les accumulateurs Plomb-acide
  • Les accumulateurs NiCd
  • Les accumulateurs NiMH
  • Les accumulateurs Lithium-ion
  • Les supercondensateurs

On appelle « Batterie » un assemblage de plusieurs accumulateurs (ou piles) en série et/ou en parallèle, possédant ou non un système de supervision électronique (BMS).



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Pourquoi tester un SSE ?

Lors d’un développement par une entreprise d’un produit contenant un SSE il convient de veiller à plusieurs points importants :
  • La sécurité
  • La qualité
  • La performance
  • Le prix
  • La durée de vie

Ces points importants du produit sont à mettre au point et à vérifier pendant toute la durée du développement. Les essais sur SSE permettent ainsi à nos clients de :
  • Benchmarker différents fournisseurs d’accumulateurs et de sélectionner un élément parmi d’autre pour ses performances.
  • Caractériser leurs SSE afin de connaitre et définir précisément leurs performances.
  • Obtenir les caractéristiques électriques et thermiques des SSE dans un objectif de modélisation.
  • Réaliser des endurances (ou vieillissement) accélérer des SSE afin de connaitre, de modéliser et d’optimiser la durée de vie de son produit.
  • Jouer des scénarios complexes afin de mettre au point le BMS de leur batterie (transitions, sécurité, indicateurs d’état…)


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Exemple d'essai

Au démarrage d’un projet, un industriel nous contacte dans le cadre d’un projet de création d’une batterie pour le transport aérien. Nous lui proposons alors une première phase de sélection de cellule Li-ion afin de déterminer celle qui contient le plus d’énergie et la plus forte puissance. La procédure est la suivante :

« Quelle batterie de format 18650 choisir ? »



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Exemple de résultat et d'analyse

Le travail des opérateurs et ingénieurs MTA permet de traiter les résultats bruts obtenus et d’en tirer le graphique suivant :

En se basant sur le besoin du client MTA conseillera l’accumulateur Ref. 1 pour son excellente densité d’énergie mais surtout la Ref. 2 qui est le meilleur compromis Energie/Puissance.



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Les prestations proposées

MTA accompagne ses clients de l’expression de leurs besoins jusqu’à l’expertise des résultats d’essais obtenus (voir Prestations et Démarches). Dans cette démarche client globale MTA propose ses services d’essais de SSE.

  • Des essais du simple élément 1V jusqu’au pack 600V.
  • De l’essai basique (mesure de capacité ou de résistance) aux essais de systèmes batteries complexes (packs avec BMS, SIL/HIL, interfaces de communication…).
  • Des études thermiques avancées, sur élément ou module, grâce à notre expertise et notre matériel (instrumentations nombreuses, caméra thermique, conditionnements thermiques par eau ou air…).
  • Des essais d’endurance pendant plusieurs mois sans interruption, 24h/24h.
  • Des essais de mise au point software batterie, ou BMS (indicateurs SOC, SOH, transitions, modes de communications…).
  • Des essais de caractérisation (ou cartographie) de SSE détaillés et sur de larges plages de paramètres (-60°C à +70°C, de +/-1mA à +/-1000A, de 1mV à 600V).
  • Des essais de qualification de produit, selon d’éventuelles normes (ISO, ANSI, IEC, DO…), accompagnés de leurs rapports de résultats.

Dans tous les cas les scenarios de test sont proposés tout ou partie par MTA à ses clients, après une étude de la sécurité du setup de test.



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Le matériel

Le matériel proposé pour les essais SSE est le suivant :

Les bancs d’essais, qui permettent de charger et décharger les SSE :

  • 12 voies 0-5V, max. 1kW
  • 5 voies 0-60V, max. 32kW
  • 5 voies 0-600V, max. 160kW

Les enceintes, qui permettent un conditionnement thermique de l’atmosphère des SSE :

  • 2 enceintes 500L +15°C ↔ +70°C (essais calendaires)
  • 5 enceintes 150L 0°C ↔ +70°C
  • 4 enceintes 600L ou 1000L -40°C ↔ +180°C
  • 4 enceintes 4m3 à 11m3 -40°C ↔ +70°C

Les conditionnements d’air et d’eau, qui s’ajoutent aux enceintes pour des scenarios complexes de conditionnements thermiques :

  • 1 générateur d’air -80°C ↔ +180°C, 0 à 500m3/h
  • 1 générateur d’eau glycolée refroidie -20°C ↔ +80°C, 0 à 2200L/h

Les systèmes de sécurités, systématiques sur chaque essais et permettant la protection des personnes et du matériel :

  • Sécurité préventive : un générateur d’azote anhydre, permettant de travailler sous atmosphère anhydre (pour des cartes électroniques non vernies par exemple) et appauvrie en oxygène.
  • Sécurité active : une surveillance systématique pendant l’essai SSE du courant, des températures et des tensions éléments.
  • Sécurité curative : des dispositifs d’extinction automatique par gaz du SSE en cas de détection de début d’incendie. MTA dispose également de tous le petit équipement nécessaire pour la protection du personnel et du matériel (nappe isolante, gants 1000V, outillage isolé, visière anti-flash…) lors des manipulations des SSE.

Photo d’un exemple de sécurité Li-ion curative (bouteille et centrale de sécurité )

Le petit matériel annexe :
Afin de réaliser l’ensemble des essais plus ou moins complexes demandés MTA a su acquérir au fil des années des compétences et le matériel nécessaires à ces essais « systèmes ». Voici une liste non exhaustive du matériel qui peut être proposé pour des essais SSE :

  • Contrôleur d’isolement
  • Balances de précision
  • Multimètres de précision [gamme 100nV-1000Vdc]
  • Micro-ohmmètre 1kHz AC pour batteries [gamme 0,1µOhm-3MOhm]
  • Alimentations électriques
  • Charges électroniques
  • Caméra thermique
  • Boitiers d’acquisition températures
  • Oscilloscope
  • Centrales d’acquisition portatives

Communications :
MTA dispose de plusieurs outils (matériels & logiciels) et compétences utilisés pour communiquer avec les systèmes de test ainsi que les BMS batteries. Cela inclut les protocoles CAN, Ethernet, RS232…

Étalonnage :
L’ensemble du matériel de mesure est étalonné, en interne ou en externe, suivant des procédures strictes. Les PV d’étalonnage sont mis à disposition de tous nos clients.