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Oct 14, 2023

Les extrusions d'aluminium gagnent la course au boîtier de batterie dans les véhicules électriques

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Les boîtiers de batterie pour véhicules électriques (également appelés cadres, boîtiers ou blocs-batteries) ont un objectif assez simple : contenir et protéger les modules de batterie. Bien entendu, ils se présentent sous des formes et des tailles variées, et s'adaptent facilement aux différentes particularités des modules de batterie.

Tout comme les autres pièces automobiles, les boîtiers de batterie sont une arène pour un certain nombre de matériaux qui se battent pour la prééminence : l'aluminium, l'acier avancé à haute résistance, la fibre de carbone, le magnésium. Alors que les boîtiers sont actuellement fabriqués en acier (ou une combinaison d'aluminium et d'acier), à long terme, l'aluminium semble avoir le dessus, notamment grâce à sa légèreté et à ses caractéristiques techniques avantageuses. Les constructeurs automobiles s'attendent à ce que les coûts des systèmes de batteries, qui représentent aujourd'hui entre 30 et 50 % du coût total d'une voiture électrique, diminuent à l'avenir.

La conductivité thermique est d'une importance essentielle pour les boîtiers de batteries. Ils doivent offrir des capacités de transfert thermique (comme dans le système de freinage d'une voiture) pour garder la batterie au frais ou la garder au chaud par temps froid. Par conséquent, la structure devient réellement une partie de la source d’énergie. Cela peut affecter considérablement les performances et le cycle de vie des modules de batterie, car les variations de température d'un module à l'autre dans une batterie peuvent entraîner une réduction des performances. Dans le même temps, le matériau doit avoir une solidité et une résistance aux chocs suffisantes pour protéger les modules de batterie contre les dommages, ainsi que les autres parties d'un véhicule.

Les profils de charge/décharge des véhicules électriques hybrides (HEV) sont généralement plus agressifs que ceux des véhicules électriques à batterie, ce qui entraîne une plus grande génération de chaleur. Un système de gestion thermique est donc nécessaire pour les HEV. Le système de gestion thermique doit être compact et léger, facile à intégrer dans le véhicule, fiable et peu coûteux.

Les câbles d'interconnexion peuvent également ajouter de la chaleur aux modules. Pour contrôler la température d'une batterie dans sa plage de température optimale, il peut être nécessaire de rejeter la chaleur des modules par temps chaud et de l'ajouter par temps froid. La gestion et le contrôle thermique des enceintes de batterie peuvent être réalisés par des systèmes à air ou à liquide, une isolation, un stockage thermique (matériau à changement de phase), des approches actives ou passives, ou une combinaison de ces méthodes.

De bonnes conceptions de boîtiers de batterie utilisant des extrusions d'aluminium peuvent simplifier le processus d'assemblage et la fixation des modules de batterie individuels. Ils absorbent également davantage d’énergie en cas de collision que d’autres matériaux et procédés. Les grands boîtiers peuvent avoir un impact sur toute l’architecture de la carrosserie. Sur certains modèles, les boîtiers de batterie sont aussi grands que tout le plancher de la voiture entre les roues. Cela signifie qu’ils doivent être soigneusement intégrés dans la structure du véhicule et interagir avec la carrosserie du véhicule.

Tous les principaux producteurs de produits en aluminium pour l'industrie automobile ont développé leurs propres ensembles de boîtiers de batterie avec des systèmes de gestion thermique, notamment Constellium, Novelis ou Hydro.

Les boîtiers de batterie de Constellium, par exemple, sont fabriqués à partir d'alliages d'aluminium de qualité supérieure (à haute résistance) et conçus pour résister aux chocs et aux intrusions tout en refroidissant les modules individuels à l'aide de matériaux, de conceptions et de technologies d'assemblage innovants. Pour le bas et le dessus des boîtiers, les tôles d'alliage 3xxx, 5xxx et 6xxx et l'aluminium de Constellium sont préférés en raison de leur bonne conductivité thermique et de leur résistance à la corrosion, ainsi que de leur formabilité dans une variété de formes. Lorsque l'ensemble du boîtier est en aluminium, il crée un bouclier électromagnétique naturel qui bloque les interférences avec d'autres composants électriques ou électroniques du véhicule.