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2017 - Conception d’un circuit d’équilibrage des systèmes de stockage d’énergie permettant d’améliorer leur durée de vie

par Laurent Krähenbühl - publié le , mis à jour le

Fait marquant 2017 : priorité T1 "Systèmes et énergies sûrs".


Descriptif

Les circuits d’équilibrage permettent d’améliorer la sûreté de fonctionnement du système de stockage auquel ils sont associés.
Les circuits d’équilibrage classiques permettent une simple égalisation des tensions (ou des états de charge) des différents éléments (cellules) constituant le système de stockage (composé de plusieurs cellules).

Contrairement à ces circuits classiques, le circuit d’équilibrage développé au laboratoire Ampère ne se limite pas à réduire la dispersion des tensions entre éléments. Il permet d’égaliser les vitesses de dégradation des cellules constituant le système de stockage et ainsi de maximiser la durée de vie de ce dernier.

Les nouveaux circuits ont été testé pour commencer sur des supercondensateurs [1-7]. Leur adaptation sur des batteries est possible moyennant certains ajustements [8]. Branchés aux bornes de chaque supercondensateur, ils permettent dans un premier temps grâce à une nouvelle approche de commande d’estimer leur état de santé. Cette information permet de connaitre le niveau de dégradation de chaque supercondensateur et d’estimer leur fin de vie. La nouvelle commande des circuits d’équilibrage permet alors d’égaliser les niveaux de dégradation. Grâce à celle-ci, la fin de vie des éléments du système de stockage est atteinte en même temps et la durée de vie de ce dernier est ainsi largement améliorée (de plusieurs dizaines de pourcents).



Références

[1] S. Shili, « Contrôle des circuits d’équilibrage des systèmes de stockage d’énergie (supercondensateurs) en vue d’estimer et d’améliorer leur durée de vie » Thèse de doctorat de l’Université Claude Bernard Lyon 1, Mémoire de thèse, Université Claude Bernard, Lyon1, 11 juillet 2016.
[2] S. Shili, A. Hijazi, A. Sari, P. Bevilacqua, P. Venet "Online Supercapacitor Health Monitoring Using a Balancing Circuit", Journal of Energy Storage, Volume 7, August 2016, pp 159-166. hal-01721810
[3] S. Shili, A. Hijazi, A. Sari, P. X. Lin-Shi, P. Venet “Balancing circuit new control for supercapacitor storage system lifetime maximization”, IEEE Transactions on Power Electronics, (DOI : 10.1109/TPEL.2016.2602393), Vol. 32, n° 6, June 2017. hal-01645945
[4] S. Shili, A. Hijazi, P. Venet, A. Sari, X. Lin-Shi “State of Health Online Estimation of Energy Storage System using Balancing Circuit”, 25th European Symposium on Reliability of Electron Devices, Failure Physics and Analysis, ESREF 2014, Berlin. hal-01721853
[5] S. Shili, A. Hijazi, P. Venet, A. Sari, X. Lin-Shi, H. Razik “Balancing Circuit Control for Supercapacitor State Estimation”, 10th International Conference on Ecological Vehicles and Renewable Energies, EVER 2015, Monaco. hal-01240978
[6] S. Shili, A. Hijazi, P. Venet, A. Sari, X. Lin-Shi « Contrôle des circuits d’équilibrage des systèmes de stockage d’énergie (supercondensateurs) en vue d’estimer et d’améliorer leur durée de vie » SGE 2016 (Symposium de Génie Electrique), 2016 ; Grenoble. hal-01361666
[7] S. Shili, A. Hijazi, P. Venet, A. Sari, X. Lin-Shi « Contrôle des circuits d’équilibrage des systèmes de stockage d’énergie (supercondensateurs) en vue d’estimer et d’améliorer leur durée de vie » La revue 3EI, n°87, janvier 2017. hal-01721837
[8] S. Shili, A. Sari, A. Hijazi, P. Venet “Online Lithium-ion Batteries Health Monitoring Using Balancing Circuits”, 18th Annual International Conference on Industrial Technology, ICIT 2017, Toronto, Canada. hal-01645847