La sécurité et l’efficacité des véhicules électriques sont sur le point de connaître une nouvelle dimension grâce à la récente contribution d’une équipe de chercheurs de la Faculté d’ingénierie FAMU-FSU. Ces derniers ont mis au point un système de protection novateur pour les batteries de ces véhicules.
La particularité de cette conception réside dans l’utilisation de tubes remplis de cire de paraffine, un matériau à changement de phase (PCM) habituellement utilisé pour stocker et dissiper la chaleur. Dans ce contexte, il sert à protéger la batterie contre la surchauffe.
Outre cette fonction, l’équipe de recherche a exploré une autre utilisation de ces tubes PCM : leur rôle protecteur contre les impacts. Les détails de ces travaux ont été publiés dans la revue scientifique Structures.
Le défi à relever
« Nous voulons gérer le risque de dommages aux batteries lors d’un accident« , explique Farhad Farzaneh, candidat au doctorat au département de génie civil et environnemental et principal investigateur de l’étude. « C’est une préoccupation majeure pour la sécurité et la fiabilité globale des véhicules électriques et cela aidera à promouvoir leur adoption dans l’industrie automobile« .
Les absorbeurs de chocs doivent être légers et capables d’absorber une quantité significative d’énergie lors d’un accident. Les tubes remplis de PCM atténuent l’impact et absorbent la chaleur, maintenant les cellules de batterie voisines à une température sûre et protégeant contre une montée de température susceptible de provoquer un incendie.
L’équipe de recherche a étudié des tubes en aluminium à parois minces de divers diamètres, épaisseurs de métal extérieur et conceptions de capuchons d’extrémité. Ils ont élaboré des modèles pour prédire leur performance en fonction de ces paramètres et ont validé ces modèles par des expériences.
Il s’est avéré que les tubes dotés de capuchons à leurs extrémités et ceux remplis de PCM absorbent respectivement environ 43 % et 74 % plus d’énergie que les tubes non remplis.
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Un grand pas vers une plus grande sécurité
La charge d’impact sur le module de la batterie est un risque majeur dans l’adoption des véhicules électriques », souligne le coauteur de l’étude, le professeur Sungmoon Jung. Farhad a trouvé un moyen innovant de combiner deux mesures de protection en une seule pour améliorer la sécurité des véhicules électriques ».
En plus de rendre les batteries plus sûres en cas d’accident, cette recherche pourrait indirectement améliorer la durée de vie des batteries en minimisant les dommages potentiels causés par un impact moins intense ou des problèmes thermiques.
« En intégrant des tubes remplis de PCM dans les batteries des véhicules électriques, nous espérons prévenir les événements catastrophiques et améliorer la fiabilité et la durabilité globales du système de batterie« , conclut Farhad Farzaneh.
En synthèse
Le design innovant élaboré par l’équipe de la Faculté d’ingénierie FAMU-FSU a le potentiel de transformer radicalement le paysage de la sécurité et de la fiabilité des véhicules électriques. En utilisant de la cire de paraffine dans des tubes, non seulement ils peuvent protéger les batteries de la surchauffe, mais également des impacts en cas d’accident. Cette double protection pourrait contribuer à accélérer l’adoption des véhicules électriques et à améliorer leur longévité.
Article : Experimental and numerical investigation on enhancing capped-end tube energy absorption capacity by orifice effect (« Étude expérimentale et numérique de l’amélioration de la capacité d’absorption d’énergie d’un tube à extrémité bouchée par effet d’orifice ») DOI : 10.1016/j.istruc.2023.05.015
Légende image principale : Farhad Farzaneh, candidat au doctorat de la Faculté d’ingénierie de la FAMU-FSU, montre des exemples de tubes qu’il a conçus avec le professeur Sungmoon Jung (à droite) pour protéger les batteries des véhicules électriques contre la surchauffe et les chocs. Credit : (Mark Wallheiser/FAMU-FSU College of Engineering)
