🚀 Étude et application de modèles d’ordre réduit pour l’analyse d’une cellule de batterie sous so[...]

Overview

Description

La charge rapide constitue aujourd’hui un enjeu majeur pour le développement et l’adoption massive des véhicules électriques. Alors que la recharge classique peut nécessiter plusieurs heures, les stations de charge rapide visent à réduire ce temps à quelques dizaines de minutes, voire moins. Le concept de sollicitation pulsée des cellules lithium‑ion en phase de charge est étudié pour recharger rapidement les cellules. Le modèle réduit permet de capturer les phénomènes internes essentiels tout en restant économes en calcul.

Le processus consiste à convertir les équations décrivant les phénomènes électrochimiques et physiques de la cellule en temps et en espace en une forme linéarisée autour d’un point de fonctionnement. Des fonctions de transfert décrivent la réponse à de petites perturbations. Un modèle d’état-espace discret est ensuite généré et reste simple à simuler tout en conservant les dynamiques essentielles.

La figure résume le processus: PDE complètes → linéarisation → fonctions de transfert → modèle d’état-espace discret.

Mission

Ce stage vise à développer un modèle réduit d’une cellule de batterie sous sollicitation de charge rapide pulsée intégrant les phénomènes de vieillissement.

Activités prévues :

• Réaliser une revue bibliographique ciblée sur les modèles réduits appliqués aux phénomènes électrochimiques et physiques d’une cellule lithium‑ion, et sur les approches de modélisation du vieillissement « lithium plating », incluant les modèles DFN adaptés et les modèles empiriques.
• Implémenter numériquement le modèle réduit basé sur les méthodes sélectionnées.
• Valider le modèle par une comparaison avec un modèle complet de référence en simulant la charge pulsée et en analysant les écarts de tension, l’évolution de l’état de charge et la dynamique interne, tout en évaluant la robustesse du modèle.
• Si le temps le permet, intégrer les équations de lithium plating pour étudier l’impact sur la capacité et la performance de la cellule.
• Réaliser une analyse d’optimisation de la charge pulsée pour réduire la perte de lithium cyclable, la baisse de capacité et les effets sur la durée de vie.

Références bibliographiques :

1) Thorned Gentien et al. "Procédé de charge impulsionnelle en régulation de tension à paliers d’amplitude variable". EP A1, France.

2) Lee James et al. "One-dimensional physics-based reduced-order model of lithium-ion dynamics". Journal of Power Sources.

3) Plett, Gregory L. Battery Management Systems, Volume I: Battery modeling. Artech House.

Profile

Étudiant M2 ou élève ingénieur en génie électrique et/ou énergies renouvelables avec bases solides en modélisation numérique en utilisant Matlab / Simulink et/ou Python. Envoyez-nous votre candidature (CV et relevés de notes des 2 dernières années).

Starting date

• 02-01