Une forte expertise en électronique embarquée de puissance et de contrôle à l’origine des BMS de Mob-ion

Une forte expertise en électronique embarquée de puissance et de contrôle à l’origine des BMS de Mob-ion

Nées d’un parcours d’expérimentation sur la durabilité de nos scooters et de nos batteries électriques, nos compétences en électronique embarquée de puissance et connectée nous ont conduits à développer nos propres BMS (Battery Management System). Doté de fonctions de communication active dites MLA (Machine Learning Appliance), notre BMS MLA tend aujourd’hui à évoluer vers un BMS AIA (Artificial Intelligence Appliance).

Quel que soit le type de chimie utilisée pour fabriquer une batterie électrique, son intégrité se détériore avec le temps, le nombre et la profondeur des cycles, ainsi que les températures extrêmes auxquelles elle est confrontée. C’est justement pour surveiller leur fonctionnement, leurs performances et leur durée de vie que des systèmes de gestion de batterie d’accumulateurs, ou Battery Management System (BMS) en anglais, équipent les batteries. C’est le fruit d’un travail de longue haleine que l’on peut comparer à la formation d’un athlète soutenu par son coach. À l’instar d’un sportif de haut niveau, une batterie se conditionne, s’entraîne, s’échauffe, se refroidit et parfois se blesse. À ses côtés, le BMS fait office de coach, il l’accompagne et supervise son entraînement. Par conséquent, tirant parti de leurs caractéristiques tout au long de leur utilisation grâce à une pondération dynamique, ce système électronique renforce le contrôle et la charge des différents éléments d’une batterie en optimisant ses capacités, en supprimant les sous-tensions ou sur-tensions et en veillant à l’équilibrage des cellules entre elles, selon son environnement extérieur, son usage et son état de santé.

Si les meilleurs chimistes de la batterie travaillent sur des cellules autoréparables et auto-cicatrisantes, le rôle des BMS conçus par Mob-ion consiste à prévenir et à éviter les blessures irréversibles causées par un mauvais usage de la batterie. Ces causes de dégradation peuvent parfois être identifiées et varient avec le type de chimie utilisé, l’âge, la température et les niveaux de puissance exigés de la batterie. Ainsi, grâce à leur savoir-faire, en constante évolution, les BMS de Mob-ion ajustent, toujours plus finement le coaching de la batterie en fonction de l’évolution instantanée des paramètres de fonctionnement. L’objectif des travaux développés par les équipes de Mob-ion vise par conséquent à remonter les données électriques et celles relatives à l’usage et aux températures des batteries pour les analyser. “ Tout l’enjeu consiste à allonger leur durée de vie en modifiant leurs paramètres de gestion au fur et à mesure de leur vieillissement pour éviter leur détérioration précoce ”, explique Christian Bruere, président fondateur de Mob-ion. “ En effet, à l’instar du fonctionnement d’un cerveau humain, l’état chimique des batteries électriques induit des utilisations différentes lorsqu’elles sont neuves ou lorsqu’elles commencent à vieillir ”, précise à son tour Cyril Haenel, directeur technique. “ Nous cherchons par conséquent à identifier précisément les indicateurs qui pourraient déclencher les paramètres de gestion appropriés. Le savoir-faire de nos BMS, en constante progression sera d’ajuster, toujours plus finement le coaching de la batterie en fonction de l’évolution instantanée des paramètres de fonctionnement ”.

Des BMS au service d’une batterie intelligente
Doté de fonctions de communication active bidirectionnelle dites MLA (Machine Learning Appliance), le BMS conçu par Mob-ion se différencie par ses atouts. Au-delà de l’objectif premier visant à optimiser la durée de vie des batteries, un boîtier communicant permet également la collecte de données, la communication entre l’appareil électrique et le conducteur. “ Notre scooter AM1, homologué en mai 2020, est équipé de ce boîtier, baptisé Jimini “ explique Christian Bruere. “ Avec ce système intelligent, il est désormais possible, non seulement d’analyser l’usage des batteries pour en optimiser leur durée de vie, mais également de géolocaliser un véhicule en temps réel grâce au GPS intégré et aux technologies communicantes GSM, WIFI et Bluetooth, de le verrouiller à distance si besoin, de signaler des incidents, ainsi que de s’assurer de la bonne utilisation d’un équipement en faisant remonter un indice d’usage”. Des fonctionnalités avancées qui permettent également à Mob-ion de proposer à ses clients des contrats d’entretien connectés et des carnets d’entretien préventif comptabilisant le nombre d’heures d’utilisation, le kilométrage parcouru et d’en informer l’utilisateur par notifications. Ainsi, associé à la conception en #PérennitéProgrammée du scooter, ce système de maintenance préventive, permettant de changer facilement et au bon moment les pièces du scooter exposées à l’usure (plaquettes avant et arrière, pneus avant et arrière, tube de fourche, disques avant et arrière, amortisseur arrière), réduit considérablement le nombre d’accidents et les frais de maintenance. Autant d’atouts qui contribuent à améliorer l’expérience utilisateur en réduisant l’indisponibilité temporaire du matériel.

Le scooter électrique connecté AM1 de Mob-ion équipé du boîtier Jimini

Une expertise pointue et des projets variés
Aujourd’hui, l’expertise de Mob-ion lui permet de se positionner sur des projets d’électrification variés, tel que l’avion à propulsion hybride électrique Cassio 1, conçu par l’entreprise VoltAero, sur lequel Mob-ion est concepteur et producteur de la batterie et des contrôleurs intégrant 600 cartes électroniques. La passerelle des BMS remonte des informations de gestion clés, dont le monitoring de la batterie.

 

Les contrôleurs du Cassio 1 intégrant 600 cartes électroniques

Les équipes de Mob-ion sont également intervenues sur la conception et la production de la batterie et des contrôleurs du E-CROSS, le premier buggy électrique solaire, conçu et fabriqué en France par AR AUTO. La batterie ainsi développée intègre un PCB de reprise de tension avec un BMS esclave CAN-bus, limitant le nombre de câbles, sources de pannes. Pour Parinautes, croisiériste de luxe sur la Seine, Mob-ion a converti un Hacker-Craft du début du 20ème siècle à l’électrique. Le pack batterie a été fabriqué à partir de cellules Panasonic et de mini BMS esclaves de reprise de tension CAN-bus. Dernier projet d’envergure : la conception de batteries et de contrôleurs pour un système de stockage stationnaire en autoconsommation pour un particulier souhaitant vivre en autonomie complète et stocker l’électricité générée par sa production solaire. Réalisée sur-mesure, l’installation est constituée de racks superposables et emboîtables dont les dimensions agrandies par rapport aux normes du secteur permettent de maximiser l’intégrité des batteries.

 

Le parc batterie est composé de 32 racks, pour un poids total de plus d’une tonne

Réduire l’impact environnemental de la gestion des données d’usage de la batterie grâce à l’IA
Tirant parti des multiples opportunités offertes par l’intelligence artificielle, Mob-ion s’est rapprochée d’Adagos, société toulousaine spécialisée dans les logiciels d’IA parcimonieuse, pour concevoir un BMS-AIA (Battery Management System – Artificial Intelligence Appliance) et ainsi optimiser le coût total de possession (TCO). Pour Christian Bruere, “ l’ambition du projet est de développer un algorithme sous IA directement implanté dans le microcontrôleur ST Microelectronics de notre BMS. La conception et l’exploitation du jumeau numérique d’une batterie, construit à partir de modèles physiques et de données historiques, et alimenté en continu par des données opérationnelles, permettra de surveiller à distance toutes les informations de la batterie. L’algorithme utilisera toutes ces données pour en comprendre l’impact sur l’intégrité de la batterie, prévenir les usages, ou les corriger si besoin, afin de prolonger sa durée d’utilisation. Cette solution aura un impact sur le dimensionnement et la gestion des batteries afin de définir la meilleure architecture possible pour ces batteries en matière de #PérennitéProgrammée. Cette démarche permettra également de réduire l’impact environnemental de la gestion des données d’usage de la batterie. En effet, le logiciel sous IA pourra traiter directement les informations émanant de l’usage de la batterie, sans passer par notre boîtier communicant Jimini, et nécessitera un volume réduit de données. Cette gestion in situ en parcimonie numérique réduira les capacités de stockage du serveur et l’énergie de communication, c’est-à-dire le coût de la bande passante de communication entre Jimini et le serveur ”. Les premiers prototypes fonctionnels devraient débuter à l’été 2021 pour un déploiement d’ici deux à trois ans.