Par Joe Holdsworth, fondateur et PDG de Metis Engineering
Le récent rappel de plus de 320 000 véhicules hybrides rechargeables Jeep Wrangler 4xe et Grand Cherokee 4xe nous rappelle brutalement que la sécurité des batteries des véhicules électriques et hybrides reste l'un des défis les plus urgents de l'industrie automobile. Il est conseillé aux propriétaires de garer leurs véhicules à l'extérieur, loin des bâtiments, et d'arrêter complètement de les charger jusqu'à ce qu'un correctif soit disponible ; cette situation met en évidence une lacune fondamentale dans les systèmes actuels de sécurité des batteries.
Le problème est centré sur la détérioration du séparateur des cellules de la batterie Samsung SDI, qui peut entraîner un emballement thermique et des incendies de véhicules. Ce rappel est d'autant plus préoccupant qu'il s'agit de la troisième tentative pour résoudre le même problème. Les solutions logicielles précédentes ont échoué, neuf incendies s'étant déclarés dans des véhicules qui avaient déjà reçu la solution précédente. Cette progression révèle une vérité essentielle sur la sécurité des batteries que de nombreux acteurs de l'industrie sont réticents à admettre : lorsque les systèmes conventionnels de gestion des batteries détectent un problème, il peut déjà être trop tard pour éviter une défaillance catastrophique.
L'endommagement du séparateur de la batterie n'est pas un simple mode de défaillance. Le séparateur est une fine membrane poreuse qui sépare les électrodes positives et négatives tout en permettant aux ions de passer pendant la charge et la décharge. Lorsque ce séparateur est endommagé, que ce soit par des défauts de fabrication, des contraintes mécaniques ou une dégradation au fil du temps, il crée une voie de contact direct entre les électrodes. Ce court-circuit génère un échauffement localisé intense, qui peut déclencher une réaction en chaîne connue sous le nom d'emballement thermique.
Ce qui rend l'emballement thermique si dangereux, c'est sa rapidité et son intensité. Une fois déclenché, le processus peut se propager d'une cellule à l'autre en quelques minutes, avec des températures atteignant plus de 800°C. Les systèmes traditionnels de gestion des batteries (BMS) surveillent principalement la tension, le courant et la température au niveau du pack. Bien que ces systèmes puissent détecter certaines anomalies, ils ont souvent du mal à identifier les précurseurs subtils qui se produisent au niveau des cellules individuelles avant que l'emballement thermique ne se développe complètement.
Les 19 incendies signalés dans le cadre de ce rappel démontrent que les méthodes de contrôle conventionnelles sont insuffisantes. Ces véhicules étaient équipés de BMS standard, mais des incendies se sont tout de même déclarés. Certains véhicules ont pris feu alors qu'ils étaient garés et éteints, ce qui indique que les modes de défaillance vont au-delà des scénarios opérationnels que les systèmes traditionnels sont conçus pour surveiller.
La clé de la prévention des incendies de batteries n'est pas seulement de détecter les problèmes, mais de les détecter suffisamment tôt pour prendre des mesures préventives. C'est là que les systèmes BMS actuels sont insuffisants. Lorsque les capteurs conventionnels enregistrent des températures anormales, les réactions chimiques conduisant à l'emballement thermique peuvent déjà être irréversibles.
C'est précisément la raison pour laquelle nous avons développé le Protection des cellules capteur de sécurité pour batterie. Plutôt que de surveiller l'ensemble de la batterie, Cell Guard fonctionne au niveau de chaque cellule, détectant les dégagements gazeux qui se produisent au cours des toutes premières étapes de l'emballement thermique. Ce dégagement gazeux, qui contient des composés organiques volatils, commence bien avant que les pics de température ne deviennent apparents pour les capteurs conventionnels.
Comment la garde cellulaire aurait-elle fait la différence ?
Si les véhicules Jeep rappelés avaient été équipés de capteurs Cell Guard, les propriétaires auraient été avertis de l'éventement d'une cellule de batterie bien avant qu'un risque d'incendie ne se produise. La capacité du capteur à détecter les émissions de COV au niveau d'une seule cellule signifie qu'il peut identifier les problèmes de dommages causés par le séparateur dès que la cellule compromise commence à montrer des signes de stress.
Concrètement, cela aurait complètement transformé le scénario du rappel. Au lieu de demander aux propriétaires de se garer à l'extérieur et d'éviter de charger leur véhicule indéfiniment, le système Cell Guard les aurait alertés sur les cellules spécifiques présentant des signes d'alerte précoce. Ces données auraient permis une intervention ciblée, et éventuellement le remplacement de modules individuels plutôt que d'attendre la mise au point d'une solution complète pour le bloc-batterie.
Le capteur s'intègre directement dans les systèmes de bus CAN des véhicules, fournissant des données en temps réel à l'ordinateur de bord du véhicule et, si nécessaire, aux systèmes de gestion de flotte ou aux plates-formes de surveillance du fabricant. Cela signifie que la première indication d'un problème ne serait pas de la fumée ou un incendie, mais une alerte de diagnostic qui pourrait être traitée dans le cadre d'un entretien de routine.
Au-delà de la sécurité des véhicules individuels
Les implications de ce rappel vont bien au-delà des 320 000 véhicules concernés. Il soulève des questions fondamentales sur la manière dont l'industrie automobile aborde la sécurité des batteries sur le marché en pleine expansion des véhicules électriques et hybrides rechargeables. Les véhicules électriques et hybrides rechargeables devant représenter une part de plus en plus importante des ventes de véhicules neufs, l'approche réactive actuelle de la sécurité des batteries n'est pas viable.
L'impact financier est à lui seul considérable. Ce rappel coûtera à Stellantis des centaines de millions en coûts directs, sans parler des dommages incommensurables causés à la réputation de la marque et à la confiance des clients. Les compagnies d'assurance réévaluent déjà les primes pour les véhicules électriques, et des incidents comme celui-ci ne feront qu'accélérer cette tendance. Pour les propriétaires qui ne peuvent pas utiliser leur véhicule comme prévu, les inconvénients personnels et économiques sont considérables.
Plus grave encore, ces problèmes de sécurité très médiatisés risquent de saper la confiance du public dans la technologie des véhicules électriques à un moment crucial de la transition de l'industrie vers l'abandon des combustibles fossiles. Chaque incendie, chaque rappel, chaque gros titre dramatique fait hésiter les acheteurs potentiels de VE et fournit des munitions à ceux qui s'opposent à la transition vers l'électrification.
Le rôle de la surveillance proactive
Ce dont l'industrie a besoin, c'est de passer d'une surveillance réactive à une surveillance proactive de la sécurité des batteries. Cell Guard représente cette nouvelle approche. En surveillant en permanence les signatures chimiques de la dégradation des cellules, le système fournit aux fabricants et aux opérateurs des données exploitables avant l'apparition de tout risque pour la sécurité.
Cette surveillance proactive présente de multiples avantages. Pour les fabricants, elle fournit des données sur les performances en conditions réelles qui permettent d'améliorer la conception des batteries et les processus de contrôle de la qualité. Pour les exploitants de flottes, elle permet de planifier la maintenance de manière prédictive, de réduire les temps d'arrêt et de prolonger la durée de vie des batteries. Pour les propriétaires de véhicules individuels, c'est la tranquillité d'esprit de savoir que leur investissement fait l'objet d'une surveillance continue en matière de sécurité.
Cette technologie s'attaque également à l'un des aspects les plus difficiles de la sécurité des batteries : l'imprévisibilité des modes de défaillance. Contrairement aux composants mécaniques qui tombent en panne de manière relativement prévisible en fonction de l'usure et de l'utilisation, les cellules des batteries peuvent tomber en panne à cause de défauts de fabrication invisibles, de dommages dus au transport ou d'une dégradation subtile qui s'accumule au fil du temps. La surveillance continue de Cell Guard permet de détecter ces problèmes, quelle que soit leur origine.
Intégration et modernisation
L'une des questions que nous recevons fréquemment est de savoir si Cell Guard peut être installé sur des véhicules existants. La réponse est oui, bien que la complexité varie en fonction de l'architecture du véhicule. Pour les véhicules en production, l'intégration est simple, car le capteur peut être incorporé dans la conception du bloc-batterie et connecté à l'infrastructure de bus CAN existante.
Pour les flottes existantes, l'adaptation est possible mais nécessite l'accès au bloc-batterie. Compte tenu de la gravité du rappel actuel de la Jeep, le moment est peut-être opportun. Si la solution proposée par Stellantis nécessite une intervention physique sur les batteries, l'intégration des capteurs Cell Guard au cours de ce processus apporterait un niveau de sécurité supplémentaire et contribuerait à restaurer la confiance des clients dans ces modèles.
L'industrie automobile se trouve à un point d'inflexion. La transition vers la mobilité électrique est inévitable et nécessaire, mais elle doit se faire en toute sécurité. Les rappels comme celui-ci ne doivent pas devenir une routine. Avec la bonne technologie de détection déployée au bon endroit dans le système, nous pouvons détecter et traiter les problèmes de batterie avant qu'ils ne deviennent des risques pour la sécurité.
Un appel pour des normes industrielles
Ce rappel devrait susciter un débat plus large sur les normes de sécurité des batteries pour les véhicules électriques et hybrides. À l'heure actuelle, les réglementations se concentrent principalement sur les tests de collision et les exigences de base en matière de système de gestion de la batterie. L'accent n'est pas suffisamment mis sur la surveillance continue de l'état de santé et les systèmes d'alerte précoce.
Metis Engineering a plaidé en faveur de l'adoption par l'ensemble de l'industrie de la surveillance du niveau des cellules en tant que dispositif de sécurité standard, et non pas en tant qu'option. Tout comme le contrôle de la stabilité et le freinage d'urgence automatique sont devenus des équipements de sécurité standard, la surveillance continue de l'état de la batterie devrait être considérée comme essentielle pour tout véhicule équipé d'un système de batterie à haute tension.
La technologie existe. L'analyse de rentabilité est claire si l'on tient compte des coûts de rappel, des implications en matière d'assurance et du risque de réputation. Ce qu'il faut maintenant, c'est que l'industrie prenne l'initiative de faire du contrôle de la sécurité des batteries une priorité avant le prochain rappel, plutôt qu'une réaction à celui-ci.
Regarder vers l'avenir
Pour les propriétaires des véhicules Jeep concernés, la priorité immédiate est de suivre les conseils de sécurité de Stellantis : se garer à l'extérieur, éviter de charger et attendre que le remède soit disponible. Pour l'ensemble de l'industrie automobile, ce rappel devrait servir de catalyseur pour réévaluer notre approche de la sécurité des batteries.
Chez Metis Engineering, nous restons déterminés à faire progresser la technologie de sécurité des batteries et à travailler avec les fabricants, les opérateurs de flottes et les organismes de réglementation afin d'établir de nouvelles normes pour la détection précoce et la prévention de l'emballement thermique. Le capteur Cell Guard représente une partie de cette solution, mais le défi plus large nécessite une collaboration à l'échelle de l'industrie et un engagement commun pour mettre la sécurité au premier plan.
La transition vers la mobilité électrique est trop importante pour être compromise par des incidents de sécurité évitables. En mettant en place les bons systèmes de surveillance, nous pouvons faire en sorte que les véhicules électriques et hybrides soient non seulement plus propres que leurs prédécesseurs à carburant fossile, mais aussi plus sûrs.
Les 320 000 propriétaires de Jeep qui attendent une solution méritent mieux que de se voir dire de se garer à l'extérieur en espérant que leur véhicule ne prenne pas feu. Ils méritent des véhicules équipés d'une technologie qui aurait permis de détecter ce problème il y a plusieurs mois, avant qu'il ne fasse la une des journaux. C'est l'avenir que nous nous efforçons de construire, un capteur à la fois.
