Embedded integrated monitoring of the state of charge and health of storage batteries

  • Posted on: 18 May 2020
  • By: depernet
  • Updated on: 19 May 2020
Type recrutement: 
Sujet de thèse
Section: 
61 (Génie informatique, automatique et traitement du signal)
63 (Génie électrique, électronique, photonique et systèmes)
Entité et lieu: 
FEMTO-ST - Belfort
Urgent ?: 
oui
Détails: 

Nous abordons aujourd'hui une période technologique dans laquelle les solutions de stockage énergétique par des batteries électrochimiques vont se développer considérablement et se généraliser. En effet, la réussite de la conversion du parc automobile thermique aux véhicules électriques et le développement des solutions de stockage des énergies renouvelables reposent en grande partie sur l'efficacité énergétique et la performance technico-économique des batteries électrochimiques.

L'exploitation des batteries dans des conditions optimales de contrôle et de disponibilité nécessite un suivi continu des quantités d'énergie stockée et stockable ainsi qu'une bonne évaluation de l'état de vieillissement et de l'aptitude à répondre aux performances requises par l'application. Les méthodes actuelles de mesure et d’estimation des états de charge et de santé des batteries en exploitation donnent des résultats limités impliquant des dérives conduisant à des réductions de performances énergétiques et à une difficulté d'organisation de l'entretien et de la maintenance.

L'objectif de ce doctorat est d’étudier et de valider dans un contexte applicatif le principe d'intégration à l’électronique de contrôle des batteries électrochimiques de la mesure de spectroscopie d’impédance donnant une information plus précise et fiable pour estimer les états de charge et de santé de la source. Les méthodes développées dans cette thèse de doctorat devront contribuer à la démocratisation de principes de caractérisation fiables des batteries en exploitation.

 

Recent developments mark the beginning of a technological era in which energy storage solutions using electrochemical batteries will develop considerably and become widespread. Indeed, the successful conversion of the thermal vehicle fleet to electric vehicles and the development of renewable energy storage solutions are largely based on the energy efficiency and technical and economic performance of electrochemical batteries.

The operation of batteries, in optimal conditions of control and availability, requires continuous monitoring of the quantities of stored and storable energy as well as a good assessment of the state of ageing and the ability to meet the performance required by the application. The current methods for measuring and estimating the states of charge and health of batteries in operation give limited results involving drifts leading to reductions in energy performance and difficulty in organising servicing and maintenance.

The aim of this PhD thesis is to study and validate in an applicative context the principle of integration of impedance spectroscopy measurement into the electronics control of electrochemical batteries, giving more accurate and reliable information for estimating the states of charge and health of the source. The methods to be developed in this PhD thesis should contribute to the democratization of reliable characterization principles for batteries during the operation.