L’accumulateur a révolutionné la façon de stockage de l’énergie électrique. Son utilisation est très répandue et en plein essor, il permet de disposer d’une réserve d’énergie électrique autonome et mobile (téléphones cellulaires, systèmes photovolta’îques, équipements spatiaux, ordinateurs portables et d’autres appareils à usage publique ou industriel). D’autant plus que l’accumulateur représente une source de puissance capable de remplacer partiellement l’utilisation des systèmes à combustion interne utilisés dans la nouvelle génération des voitures électriques hybrides et cela afin de réduire l’émission des gaz à effet de serre qui est maintenant le souci majeur de l’humanité.
Pour utiliser un accumulateur ou une batterie d’accumulateurs avec efficacité, il est bien nécessaire de comprendre le fonctiormement de l’accumulateur, sa dynamique et de cormaître les paramètres qui peuvent affecter sa performance. Le problème de ces types d’accumulateurs est de réussir à maintenir leur durée d’utilisation le plus longtemps possible et d’optimiser l’utilisation de leur énergie. Pour pouvoir comprendre le fonctionnement des accumulateurs, il est nécessaire de développer un modèle capable de simuler leur comportement. Dans la majorité des systèmes faisant intervenir un système de stockage d’énergie, on trouve un système de gestion de l’énergie associé à la batterie d’accumulateurs et ceci pour assurer l’efficacité de l’utilisation de l’énergie fournie par la batterie. L’un des paramètres ou facteurs de ce système de gestion est l’état de charge de la batterie, une information très importante pour gérer cette énergie. D’où le double intérêt de notre projet de recherche qui est :
• La proposition d’un modèle de batterie.
• La proposition d’un estimateur de l’état de charge de la batterie.
L’ACCUMULATEUR : DÉFINITIONS ET CARACTERISTIQUES
Dans notre nouvelle aire, le stockage et la conversion de l’énergie constituent un défi majeur dià au fait que les réserves pétrolières de la planète ne pourront pas subvenir aux besoins de l’humanité pour une longue période. D’où l’intérêt de faire des recherches pour trouver de nouvelles sources d’énergie moins polluantes et qui respectent notre environnement qui change actuellement d’une façon assez rapide.
Une des composantes clés de la nouvelle génération de véhicules visant la réduction des émissions et la conservation de l’énergie est la batterie d’accumulateurs. La fonction d’une batterie d’accumulateurs dans une application peut varier. Par exemple, dans le cas de l’industrie automobile, la batterie d’accumulateurs peut être la source principale de puissance comme le cas d’un véhicule électrique, ou une source secondaire utilisée en conjonction avec une autre source de puissance, comme le moteur électrique et le moteur à combustion, dans le cas d’un véhicule électrique hybride.
L’accumulateur est un dispositif physique qui transforme l’énergie chimique stockée en une énergie électrique par le biais d’une réaction chimique appelée oxydoréduction [2]. Dans ce type de réactions les électrons se déplacent d’un matériau à un autre à travers un circuit électrique simple. Une batterie accumulateurs peut être composée d’une ou plusieurs éléments appelés cellule électrochimique. Par opposition aux batteries, on distingue les piles, pour lesquelles la réaction chimique n’est pas réversible.
La réaction d’oxydoréduction
La réaction d’oxydoréduction se divise en deux parties : une oxydation et une réduction . La combinaison d’un corps chimique avec un ou plusieurs atomes d’oxygène est appelée oxydation. Donc, l’oxydation est le gain d’oxygène. Par contre la réaction de réduction est la perte d’oxygène. En général dans une réaction oxydoréduction, le réducteur est l’élément qui perd un ou plusieurs électrons. L’oxydant est l’élément qui gagne un ou plusieurs électrons [2].
L’électrolyte est le milieu ionique conducteur dans lequel la cathode et l’anode baignent. La réaction entre la solution et les deux électrodes est à l’origine du déplacement des électrons et des ions dans le milieu ionique. Le déplacement de la charge électrique dans l’électrolyte est assuré par les ions. Les ions négatifs se déplacent en sens inverse du courant, et les ions positifs circulent dans le sens du courant [2].
Caractéristiques d’une cellule électrochimique
La tension nominale
La tension nominale, exprimée en volt, est fixée par le potentiel de la réaction chimique de chaque élément du couple d’oxydoréduction utilisé. Par exemple, dans le cas d’un accumulateur au plomb la tension nominale (tension opérationnelle) par cellule est de 2,1 volts.
Tention à vide
C’est la tension mesurée sans charge et elle est presque égale à la tension théorique quand la l’accumulateur est complètement chargé.
Tension de fin de décharge
A cette tension, l’accumulateur est considéré comme étant déchargé. Généralement, on ne doit pas descendre en dessous de cette tension pour éviter la détérioration de l’accumulateur. Si on prend le cas d’une cellule au plomb (2,1 volt) la tension de fin de décharge est environ 1,75 volt.
La résistance interne
L’impédance interne de l’accumulateur est reliée à l’ensemble des éléments qui constituent la l’accumulateur, elle comprend alors :
• la résistance de l’électrolyte.
• la résistance des matériaux actifs de chaque électrode.
• la résistance de contact entre les électrodes et les cellules.
INTRODUCTION |
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