battery immersion cooling system electric vehicle

Face aux contraintes sur les émissions de CO2 très exigeantes et aux enjeux environnementaux, les constructeurs automobiles sont de plus en plus nombreux à se tourner vers les véhicules électriques.

Toutefois, le marché de l’électrique se heurte aujourd’hui à certaines contraintes techniques de ses batteries, qui représentent par ricochet un frein pour les consommateurs.

Parmi les obstacles majeurs, une étude menée par Castrol – basée sur 9 000 consommateurs, 750 gestionnaires de flotte et 30 professionnels de l’industrie automobile dans 8 pays (USA, UK, Norvège, France, Allemagne, Inde, Chine et Japon) – en a dénombrés 3 principaux :

1. Le prix

2. Le temps de charge

2. L’autonomie

Mais ça, c’était avant, car le refroidissement de batterie par immersion a toutes les cartes en main pour gommer certaines de ces contraintes. Voilà pourquoi.

Mais avant d’aborder ce sujet, intéressons-nous tout d’abord aux attentes des consommateurs et aux moyens que devront déployer les professionnels de l’automobile pour satisfaire ces attentes.

Les consommateurs veulent moins cher, une temps de charge plus rapide et une plus longue autonomie

Les principaux challenges auxquels sont confrontés les OEMs sur le marché des véhicules électriques
Source : Castrol

1. Un prix plus abordable

Sans surprise, le prix des véhicules électriques demeure le plus gros frein à l’achat pour les consommateurs. Selon l’étude de Castrol, il faudrait un prix de $36 000 pour provoquer une adoption massive de ce moyen de transport.

Aujourd’hui, le prix d’une batterie dépend principalement de sa taille : plus c’est gros, plus c’est cher. C’est d’ailleurs un des principaux points forts des batteries à refroidissement par immersion. En effet, cette technologie permet la conception de batteries plus petites et beaucoup plus efficaces.

2. Un chargement plus rapide

L'importance de la charge rapide pour les conducteurs de véhicule électrique
Source : Escalent, EV Charging: Time Anxiety Is the New Range Anxiety

Escalent a mené une étude sur plus de 2 500 individus aux Etats-Unis et a constaté que pour 50 %  d’entre eux, la vitesse de chargement est un point crucial dans le choix d’un véhicule électrique. C’est presque 2 fois plus important que la présence d’une station de recharge sur les trajets récurrents.

Cela signifie deux choses : le temps de recharge d’une batterie et la « range anxiety » (angoisse liée à l’autonomie) sont des points décisifs pour les consommateurs !

Aujourd’hui, toujours selon l’étude Castrol, les consommateurs seraient plus enclins à acheter un véhicule électrique si le temps de charge de batterie n’excède pas 31 minutes.

Aujour’d’hui, la plupart des constructeurs ne sont pas capables de proposer un temps de charge de moins de 30 minutes.

3. Une autonomie plus longue

Pour les consommateurs, l’autonomie des véhicules est le 3e critère le plus important dans le choix d’un véhicule électrique. Pour être adoptés par le mass market, ils devraient être en mesure d’atteindre 469 km d’autonomie.

Pour résumer, le prix de l’électrique, le temps de charge des batteries et l’autonomie sont 3 enjeux majeurs pour les constructeurs.

Le temps de chargement des batteries peut avoir un impact sur ces 3 points.

En effet, en réduisant le temps de charge, on réduirait dans le même temps l’angoisse liée à l’autonomie, car il faudrait moins de 10 minutes pour recharger une batterie. Il est également possible d’avoir des batteries plus petites, ce qui réduit le coût et le poids d’une batterie et entraîne de facto un impact environnemental positif.

Temps de charge plus rapide et sécurité de la batterie : 2 challenges majeurs pour les constructeurs

1. Le temps de chargement des batteries de véhicules électriques

L'importance du temps de chargement et de l'anxiété de l'autonomie pour les conducteurs de véhicule électrique

Source : Escalent, EV Charging: Time Anxiety Is the New Range Anxiety

Aujourd’hui, recharger la batterie d’un véhicule électrique à 80 % en moins de 30 minutes avec les technologies actuelles de gestion thermique, et ce, sans réduire de manière significative la durée de vie de la batterie est un défi pour les fabricants. 

Pour répondre aux attentes des consommateurs et atteindre un temps de charge de 10 minutes au lieu de plus de 30 minutes, deux paramètres doivent être surveillés de près :

  • La différence de température entre l’élément le plus chaud et l’élément le plus froid d’un pack de batteries doit idéalement rester inférieure à 3 °C.
  • La température moyenne des cellules doit généralement rester inférieure à 45°C.

Cependant, les technologies actuelles de batteries thermiques appelées «cold plates », dans lesquelles circule de l’eau glycolée, ne sont pas en mesure de garantir des performances thermiques constantes lors de recharges très rapides pendant toute la durée de vie du véhicule.

2. Sécurité de la batterie

La sécurité des batteries est également une préoccupation majeure des équipementiers car tout incendie de batterie est dangereux pour les passagers.

C’est donc un défi que doivent relever les équipementiers pour répondre aux attentes des consommateurs.

De nos jours, les fabricants sont soumis à une forte pression pour se développer rapidement, ce qui rend parfois difficile de concilier performance et sécurité. De plus, les normes et les règles sont de plus en plus strictes – notamment à cause des risques d’incendies de batteries – et elles seront très restrictives.

Par conséquent, certains constructeurs peuvent parfois négliger la sécurité, et ça coûte cher : récemment, Hyundai a rappelé 82 000 batteries de véhicules électriques pour un coût estimé à 900 millions de dollars.

Aïe.

En fin de compte, l’équilibre entre l’autonomie (et la réduction de l’angoisse qu’elle génère chez le consommateur final), le temps de charge et le prix est précieux et dépend d’une seule chose : la batterie.

Les constructeurs doivent trouver des technologies de pointe innovantes pour remédier à ces limites. La technologie de refroidissement par immersion de la batterie se positionne comme une solution très sérieuse pour résoudre tout cela. 

Qu’est-ce que le refroidissement par immersion ?

Le refroidissement par immersion des cellules de batterie consiste à introduire un fluide diélectrique à l’intérieur d’une batterie, en contact direct avec les cellules et tous les éléments chauffants tels que les busbars ou les électrodes.

Dérivée des technologies de refroidissement des centres de données, l’immersion offre une performance thermique jusqu’à 20 fois supérieure aux technologies de plaques froides.

Pourquoi cette technologie va révolutionner l’industrie

Performance, sécurité et augmentation de la durée de vie sont les promesses du refroidissement par immersion. Les points bloquants se trouvent pour l’instant dans la rentabilité et le vieillissement de l’ensemble des composants qui nécessitent de nombreux développements sur lesquels Exoes accompagne ses clients. 

Grâce à nos nombreux tests et aux données que nous générons, nous pouvons aujourd’hui affirmer que le refroidissement des batteries par immersion permet 3 choses :

Découvrez Exoes et prenez une longueur d’avance sur votre système de gestion thermique. 

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Le Exoes Lab

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Exoes est un expert du refroidissement par immersion et développe des solutions de systèmes thermiques avancés. Grâce à sa joint-venture e-Mersiv créée en partenariat avec Startec Developpement et spécialisée dans la production de batteries refroidies par immersion, Exoes est une entreprise industrielle qui parle aux industriels.

Exoes accompagne ses clients de la phase de conception à la validation des composants puis à la production des batteries refroidies par immersion jusqu’à l’intégration du système complet (boucle de refroidissement et e-powertrain).

Exoes, c’est aussi la garantie d’un accès unique au marché. Nous avons déjà réalisé plus de 10 projets de refroidissement par immersion de batteries pour des OEM et des fabricants de fluides.

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