Prévenir les incendies de batteries de voiture grâce à l'apprentissage automatique
L’une des préoccupations de sécurité les plus critiques pour les véhicules électriques est de garder leurs batteries au frais, car les pics de température peuvent avoir des conséquences dangereuses.
Une nouvelle recherche menée par un doctorant de l’Université d’Arizona propose un moyen de prédire et de prévenir les pics de température dans les batteries lithium-ion couramment utilisées pour alimenter ces véhicules.
L'article, « Advancing Battery Safety », dirigé par Basab Goswami, étudiant au doctorat en ingénierie, est publié dans le Journal des sources d'énergie.
Goswami et son conseiller, le professeur de génie aérospatial et mécanique et chercheur principal du projet Vitaliy Yurkiv, ont développé un cadre qui utilise des modèles multiphysiques et d'apprentissage automatique pour détecter, prédire et identifier la surchauffe des batteries lithium-ion, connue sous le nom d'emballement thermique.
À l'avenir, ce cadre pourrait être intégré au système de gestion de la batterie d'un véhicule électrique pour empêcher la surchauffe de la batterie, protégeant ainsi les conducteurs et les passagers, a déclaré Goswami.
« Nous devons passer à l’énergie verte », a déclaré Goswami, « mais les batteries lithium-ion suscitent des inquiétudes en matière de sécurité. »
Utiliser le passé pour prédire l'avenir
L’emballement thermique peut être extrêmement dangereux et difficile à prévoir.
« La température dans une batterie augmentera de manière exponentielle et cela provoquera un incendie », a déclaré Goswami.
Un bloc-batterie de véhicule électrique est composé de « cellules » de batterie étroitement connectées. Les véhicules électriques actuels peuvent avoir plus de 1 000 cellules dans chaque bloc-batterie. Si un emballement thermique se produit dans une cellule, les cellules voisines risquent fort de chauffer également, créant un effet domino. Si cela se produit, l'ensemble du bloc-batterie du véhicule électrique pourrait exploser, a déclaré Goswami.
Pour éviter cela, les chercheurs proposent d’utiliser des capteurs thermiques, enroulés autour des cellules de batterie, qui alimentent un algorithme d’apprentissage automatique à partir de données de température historiques pour prédire les températures futures. L’algorithme prédit quand et où un événement incontrôlable est susceptible de se produire.
« Si nous connaissons l’emplacement du point chaud (le début de l’emballement thermique), nous pouvons avoir des solutions pour arrêter la batterie avant qu’elle n’atteigne ce stade critique », a déclaré Goswami.
Yurkiv a déclaré qu'il était impressionné par la précision de l'algorithme de Goswami. Avant ses recherches, les modèles d'apprentissage automatique n'avaient pas été utilisés pour prédire l'emballement thermique.
« Nous ne nous attendions pas à ce que l'apprentissage automatique soit aussi efficace pour prédire la température des thermocouples et l'emplacement des points chauds avec autant de précision », a déclaré Yurkiv. « Aucun humain ne serait jamais capable de faire cela. »
La recherche s'appuie sur un article publié par Goswami et Yurkiv en janvier, qui étudie l'utilisation de l'imagerie thermique pour prédire l'emballement, ce qui nécessiterait un équipement d'imagerie lourd prenant constamment des photos pour les examiner.
La solution identifiée par Goswami et Yurkiv dans leur dernier article est plus légère et plus rentable.
Répondre à une demande mondiale
Les recherches de Goswami ont été publiées à un moment important de l'histoire de la construction automobile américaine. En juillet, le même mois où l'étude a été publiée, l'administration Biden a annoncé un investissement de 1,7 milliard de dollars dans la fabrication de véhicules électriques dans huit États. En 2023, les ventes mondiales de véhicules électriques ont augmenté de 35 % par rapport à 2022.
Alors que la demande augmente, les mesures de sécurité sont essentielles pour le mouvement des véhicules électriques, a déclaré Goswami.
« De nombreuses personnes hésitent encore à adopter les batteries en raison de divers problèmes de sécurité », a-t-il déclaré. « Pour que ces technologies soient largement acceptées, il est essentiel que le public sache que les recherches en cours s'attaquent activement à ces problèmes de sécurité critiques. »
