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Solutions de gestion thermique innovantes pour les packs batteries de micro mobilité : au secours de la durabilité

Défis technologiques Mécanique, énergétique, génie des procédés, génie civil Sciences pour l’ingénieur Stockage électrochimique d’énergie dont les batteries pour la transition énergétique

Résumé du sujet

Les moyens de déplacement urbains se diversifient avec notamment le déploiement des engins de micro-mobilité (VAE, cargobike, trottinette, voiturette électrique). Leurs usages deviennent plus contraignants pour les chaines de tractions et notamment pour les batteries. Les batteries Li-Ion sont sensibles à la température et nécessitent une bonne régulation thermique afin de maximiser leur durée de vie. Cette contrainte est bien prise en considération dans le secteur automobile qui utilise souvent la climatisation embarquée pour refroidir ou réchauffer les batteries.

Les engins de micro mobilité embarquent bien souvent des packs batteries avec une conception mécanique très simple et peu chère avec un minimum de composants, et sans système de gestion thermique. Si ces batteries sont utilisées dans des conditions climatiques sévères ou à des régimes élevés, alors leur durée de vie peut être fortement affectée, ce qui a un impact direct sur leur impact environnemental global. Le développement de nouvelles solutions de gestion thermique adapté aux usages et au regard d'une viabilité industrielle sera donc le fil rouge de cette thèse.

Nous chercherons à atteindre les objectifs suivants :
- Investigation sur les profils types d’usage de ces moyens de mobilité (profil de courant, contraintes thermiques externes, à la charge, à la décharge, contraintes d'intégration dans le véhicule)
- Conception et mise au point de systèmes de gestion thermique innovants adaptés
- Prototypage et caractérisation de une ou plusieurs solutions techniques
- Intégration des résultats thermiques dans un modèle de vieillissement pour analyser les effets sur la durée de vie.

Cette thèse propose une approche combinant conception, simulation/modélisation, et prototypage/caractérisation. Le laboratoire dispose d'une plateforme dédiée à la fabrication de packs batterie avec des outils de prototypage rapide (impression 3D, découpe et soudure laser, atelier mécanique...) ainsi qu'une plateforme d'essais permettant des caractérisations avancées des systèmes batteries.

Laboratoire

Département de l’Electricité et de l’Hydrogène pour les Transports (LITEN)
Service Technologies Batterie
Laboratoire Prototypage et Procédés Système
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