La géométrie des cellules et le refroidissement des batteries

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Message par Léonard le Dim 2 Juil 2017 - 23:42

Il y a bien une technique qui serait presque mature... En fait, les batteries actuelles, c'est un certain nombre de films que l'on enroule pour former une bobine. Sauf qu'on n'est pas obligé de les enrouler... Bref, il y a eu des essais pour tapisser le fond d'un véhicule avec diverses couches de manière à ce que ce fond soit la batterie... Bref, la batterie serait partie intégrante de la voiture, avec l'avantage de pouvoir répartir les masses comme on le désire. Ce qui laisse augurer d'une bonne tenue de route.

Il semblerait que le point qui gratte soit le fait que si la batterie soit HS, il faut changer de coque... Evil or Very Mad

Edit : ce sujet provient de celui-là :

http://renault-zoe.forumpro.fr/t10589p50-citroen-va-t-il-rebadger-la-chevrolet-bolt#220226

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Message par pascal11 le Lun 3 Juil 2017 - 10:54

Le problème c'est que si on augmente la surface pour de plus grand éléments on a plus de courant mais pas plus de tension donc pour atteindre les 400v il faut tout de même pas mal d'éléments.
En faisant des grands éléments plans on peut moins facilement les moduler pour obtenir des formes biscornues et la planéité de la batterie impose totalement sa forme à la voiture.
Actuellement les fabricants d'accu peuvent produire sans se soucier de la forme finale de la batterie car c'est lors de l'assemblage des modules qu'on lui donne se forme.
Si les modules sont plus gros il faudra plusieurs taille en fonction du besoin final.

L'équilibrage serait plus simple et rapide.
Mais les défaillances d'éléments se ferait beaucoup plus ressentir.

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Message par Léonard le Lun 3 Juil 2017 - 11:06

Les films qui servent à faire les batteries sont souples. Dans les articles que j'ai lus, on leur faisait prendre n'importe quelle forme. Avec cette technologie, il n'est pas nécessaire que le plancher ai une grande planéité, on peut faire ce que l'on désire. Quand à la tension, on peut moduler là-aussi avec l'architecture du véhicule.

Dans les batteries actuelles, on perd un certin espace car on essaye de mettre des ronds dans des carrés

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Message par Mario le Lun 3 Juil 2017 - 11:47

C'est d'ailleurs pour ça qu'il faudrait que les poules pondent des œufs cubiques, mais il n'y a pas moyen de leur faire comprendre.
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Message par Pixel le Lun 3 Juil 2017 - 12:34

@Léonard a écrit:Dans les batteries actuelles, on perd un certin espace car on essaye de mettre des ronds dans des carrés
Chez Tesla, oui, car ce sont des éléments cylindriques.
Pour la Zoé, ce sont des éléments plats.
On met donc des parallépipèdes dans un parallépipède.
Ceci dit, il faut quand même avoir des espaces entre les éléments pour assurer la circulation du fluide de refroidissement.
Les vides entre des cellules cylindriques assemblées sur une maille hexagonale ne sont pas si importants que ça : 4,9 %.
Sur une maille carrée, c'est 21,48 %.

Les abeilles sont futées. Wink

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Message par Léonard le Lun 3 Juil 2017 - 12:49

@Pixel a écrit:Pour la Zoé, ce sont des éléments plats.
On met donc des parallépipèdes dans un parallépipède.

L'enveloppe externe où les accumulateurs ? En fait comme ils sont fabriqués sur des enrouleuses, si ce sont des parallélépipèdes, les bouts sont ronds. L'autre solution est d'assembler une certaines quantités d'accumulateurs ronds dans des parallélépipèdes.

En fait, il y a 4 films qui représentent, l'anode, le fluide où ont lieu des réactions (souvent sous forme de gel), la cathode, puis un isolant. On enroule le tout, on raccorde et cela fait un accu

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Message par Pixel le Lun 3 Juil 2017 - 13:44

Pour les éléments Tesla, oui.
Mais pour la Zoé, les éléments, les cellules comme on dit aussi, sont rectangulaires et plats.
Ils ne sont pas du tout enroulés.
Regarde ce magnifique reportage :

https://drive.google.com/drive/folders/0B4k-iADFKitTeUN6cVJ0RlhTRlE


Dernière édition par Pixel le Lun 3 Juil 2017 - 13:50, édité 1 fois

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Message par Léonard le Lun 3 Juil 2017 - 13:49

Oui, mais dans tes "modules", c'est assemblé comment ? Est-ce ce sont des éléments "plats", donc une première approche de la technologie que j'ai citée plus haut, ou est-ce ce sont des éléments ronds alignés ...

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Message par Pixel le Lun 3 Juil 2017 - 14:00

Je ne peux pas te dire mieux que ce qui est sur les photos du lien que je t'ai mis.
Ce sont des éléments plats.
Dans chaque module parallépipédique, il y a 8 boîtes métalliques parallélépipédiques aussi, empilés.
Dans chacune de ces huit boîtes, il y a deux éléments plats, reliés en parallèle.
Les électrodes sont planes, pas enroulées.
On les voit sortir en bout des boîtes.
Les électrodes de même polarité sont soudées ensemble pour mettre les deux éléments en parallèle.
Les huit paires d'éléments en parallèle sont branchés électriquement en série.


Dernière édition par Pixel le Lun 3 Juil 2017 - 14:11, édité 1 fois

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Message par Léonard le Lun 3 Juil 2017 - 14:11

Il y a quelques mois quelqu'un avait mis sur le forum un lien où on voyait la réalisation d'accus, des éléments de bases (mais, peut-être lais-je vu ailleurs). Ils étaient bobinés à vitesse assez élevée, d'où la forme ronde des accus de base.
Il eqst possible que le saut technologique actuel soit de faire des accus plats de plus grande dimensions. Une espèce de mille-feuille où les 4 films (anode, gel intermédiaire, cathode, isolant) soient disposés à plat. Dans ce cas, tu as raison et les parallélépipèdes que l'on voit seraient des accus de bases

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Message par Pixel le Lun 3 Juil 2017 - 14:13

Les parallélépilèdes que l'on voit contiennent chacun deux accus de base plats.

Les cellules cylindriques, c'est chez Tesla.
Ce sont des accus standard principalement utilisés dans les ordinateurs portables (format 18650, diamètre 18, longueur 65).
Ceux qui sont fabriqués dans la Giga-usine pour la Model 3 sont un peu plus gros.
Je pense que les deux technologies sont valables. Ce n'est qu'une question de géométrie.
Le fonctionnement électrochimique reste le même.

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Message par pascal11 le Lun 3 Juil 2017 - 15:05

Depuis longtemps tous les accus de matériel mobiles : téléphones , tablettes, appareils photos et modélisme sont en fabrication plate.
Ce n'est pas une nouveauté.

La ZOE utilise ce principe, mais toujours avec des tous petits modules.

La nouveauté viendrait de la fabrication de gros modules donc avec moins de liaisons (comme les décrit Pixel).

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Message par Teirhy le Lun 3 Juil 2017 - 18:51

dans le soul les cellules sont plates, 192 en 2 groupes de 96, (96*4.18V=401V)
sur la zoe il me semble que c'est pareil

on est bien loin de l'architecture tesla et les plus de 8000 cellules 18650 de la batterie 100kWh

mais les "piles" rondes de tesla ont un avantage concernant la dissipation thermique puisque l'arrondi permet d'avoir une surface maximale au détriment du volume.
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Message par Pixel le Lun 3 Juil 2017 - 19:15

@Teirhy a écrit: dans le soul les cellules sont plates, 192 en 2 groupes de 96, (96*4.18V=401V)
sur la zoe il me semble que c'est pareil.
Non, sur la Zoé c'est 96 groupes de 2.
Plus précisément : 12 modules et, dans chaque module, 8 x 2 cellules.

Mais je pense que sur le Soul, c'est pareil.

Edit : je confirme, sauf que c'est 8 modules de 12 x 2 cellules.

http://www.mykiasoulev.com/forum/viewtopic.php?t=662

Et re-edit : il y a 4 modules de 10 et 4 modules de 14 !
Et sur la Ioniq : 6 modules de 6 et 6 modules de 10.

Et pour les trois modèles, les cellules sont toujours par paires en parallèle.


Dernière édition par Pixel le Lun 3 Juil 2017 - 20:17, édité 2 fois

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Message par Teirhy le Lun 3 Juil 2017 - 19:39

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Message par TomC le Lun 3 Juil 2017 - 19:40

@Teirhy a écrit:mais les "piles" rondes de tesla ont un avantage concernant la dissipation thermique puisque l'arrondi permet d'avoir une surface maximale au détriment du volume.
C'est le contraire...
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Message par JEFF85 le Lun 3 Juil 2017 - 21:39

Moi je pense que c'est Thierry qui a raison.
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Message par TomC le Lun 3 Juil 2017 - 21:47

Le cercle est la courbe qui pour une aire donnée a le plus petit périmètre.
Par conséquent un cylindre est moins favorable qu'un parallélépipède pour les échanges thermiques (à hauteur égale bien entendu).
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Message par JEFF85 le Lun 3 Juil 2017 - 21:51

Sauf qu'il me semble que ce n'est pas l'aire qui est donnée, mais le diamètre/côté.
Et quand on juxtapose des cylindres ça laisse pas mal de vide pour faire circuler le fluide de refroidissement.
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Message par Pixel le Lun 3 Juil 2017 - 22:19

La question du vide entre les éléments est une autre question.

Là on parle de capacité de refroidissement.
Ce qui compte, c'est le rapport entre la surface d'échange avec l'extérieur et le volume de l'élément.
Ce rapport est plus élevé pour un parallélépipède plat que pour un cylindre.
Donc, à volume égal, la surface d'échange est plus grande pour un parallélépipède que pour un cylindre.
Après, que ce soit un cylindre ou un parallélépipède (que ce mot est chiant à taper ! Very Happy ) ont doit laisser de l'espace entre les éléments mais c'est une autre question.

C'est pour la même raison que les gros conducteurs électriques sont souvent des barres plates et pas des câbles cylindriques.

Donc, c'est TomC qui a raison.
J'ai dit. Razz

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Message par Teirhy le Lun 3 Juil 2017 - 22:59

non,  vous oubliez un détail essentiel,  il n'y a pas qu'un seul élément dans une batterie de VE.

plusieurs cylindres prennent beaucoup de volume puisque leurs "cotés" ne se touchent qu'en 1 point, alors que des éléments plats (cubique) se touche sur toute leur face, sans possibilité de dissipation donc.

si on parle de volume compact, alors le mieux c'est l'hexagone ou chaque cellule s'imbrique dans les autres, mais si on parle de surface libre, alors rien de mieux que le cylindre.

le but n'est pas de remplir, mais d'avoir le plus grand contact avec l'air, entre 2 cube collé, y a 0 espace alors qu'entre 2 cylindres .... :p
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Message par Pixel le Mar 4 Juil 2017 - 8:08

Teirhy tu as oublié les bonnes règles des examens que tu as passés dans ta jeunesse.
Avant de répondre à une question, bien lire l'énoncé. Wink

Vous mélangez deux sujets.

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Message par TontonPatrix le Mar 4 Juil 2017 - 10:39

@Pixel a écrit:Vous mélangez deux sujets.
A ce propos, quid de scinder le HS sur les capacités volumiques et configurations des batteries, du sujet originel GM-PSA Question
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Message par Pixel le Mar 4 Juil 2017 - 11:46

Voilà qui est fait. study

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Message par Teirhy le Mar 4 Juil 2017 - 22:03

@Pixel a écrit:Teirhy tu as oublié les bonnes règles des examens que tu as passés dans ta jeunesse.
Avant de répondre à une question, bien lire l'énoncé. Wink

Vous mélangez deux sujets.

il me semble qu'on parle refroidissement de batterie et non de cellule ou j'ai raté un truc ?
hors une batterie est constitué de plusieurs cellules,  alors  si c'est vrai que la batterie aura une meilleur dissipation en étant cubique, à l'intérieur de celle-ci il vaut mieux que ce soit des cellules cylindrique pour permettre la circulation d'air sans perdre trop de volume utile.
l'avantage des multiples cellules cylindrique c'est qu'on augmente les turbulences alors que sur des cellules plates il faudrait créer artificiellement ces turbulences.
(dans le cas d'un refroidissement air,  évidement si c'est liquide, à moins d'immerger les cellules  drunken  ça n'a plus d'intérêt.)

m'enfin, ça doit quand même se jouer à pas charge chose car  un bon sandwich  cellule/refroidisseur/cellule bien à plat (comme dans le soul ou zoe par exemple) doit être très efficace, compacte et surement moins cher (moins d'éléments)
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