Face à la demande croissante d'IoT automobile, le système eCall s'est imposé comme un composant essentiel pour améliorer la sécurité et la fiabilité des véhicules. Ceci stimule la demande croissante de batteries eCall durables et performantes. Quels sont les défis et les solutions pour personnaliser une batterie eCall adaptée ? Cet article explore les caractéristiques et les considérations de conception d'une batterie eCall efficace. Batterie eCall.
Qu'est-ce qu'une batterie eCall ?
Définition
Le système eCall (appel d'urgence) est un système d'appel d'urgence lancé par l'Union européenne en cas d'accident de la route. Il sert principalement à transmettre, automatiquement ou manuellement, la localisation d'un véhicule et des données critiques au centre d'appels de sécurité publique (PSAP) pour obtenir de l'aide. Ainsi, les batteries eCall servent d'alimentation de secours au système eCall en cas de panne de courant.
Fonction
La batterie eCall est le composant essentiel du système eCall pour garantir une alimentation continue.
- La batterie eCall fait référence à la batterie de secours qui fournit une alimentation de secours au système eCall lorsque l'alimentation principale du véhicule tombe en panne.
- La batterie eCall garantit que le système déclenche les appels d'urgence, transmet les données de localisation et d'accident et maintient la communication vocale après un accident.
Règlement n° 144 de l'ONU (Rév. 1) Il est important de souligner que cette alimentation de secours fonctionne au moins 5 minutes en mode vocal et 60 minutes en mode rappel avant l'accident, et alimente le système eCall après l'accident. Il est donc essentiel de comprendre les différents types de batteries eCall et leurs enjeux avant de prendre une décision.
Comment la réglementation eCall stimule la demande de solutions de batteries avancées ?
En février 2024, l’Union européenne a publié deux documents sur les systèmes e-Call :EU 2024 / 1180 et UE 2024/1184 — favorisant l’évolution de l’e-Call du CS-eCall au NG-eCall.
Les batteries lithium-ion résistantes aux hautes températures, durables et à haute densité énergétique sont privilégiées pour la prochaine génération de systèmes eCall.
Le tableau suivant présente les mises à jour réglementaires du système eCall. Je conclus ensuite aux exigences de conception des batteries en fonction de ces changements.
| Direction de mise à niveau | Description des modifications techniques | Exigences de conception de la batterie de secours eCall |
| Réseau de communication (2G/3G→4G/5G) | Changement de type d'accès au réseau du GSM/UMTS au LTE/5, offrant un débit plus rapide et un temps réel plus fort | haute densité d'énergie Tension de sortie stable |
| Système de signalisation (SS7/ISUP→SIP (IMS)) | Signalisation entièrement basée sur IP Interaction de données plus complexe | Faible résistance interne Réponse rapide au courant transitoire |
| Canal voix et données (voix unique → voix + données simultanées) | IMS permet la transmission simultanée de voix et de données. Durée de communication plus longue. | Taux de décharge élevé Alimentation continue |
| Transmission MSD (communication en bande vers hors bande) | Taux hors bande plus élevé Anti-interférence renforcée | Tension stable sous communication haute fréquence pour éviter toute déconnexion |
| Transfert de réseau (GSM/UMTS→4G/5G adaptatif) | Prend en charge le transfert et la compatibilité inter-normes à grande vitesse | Alimentation électrique fiable en cas de fluctuations de courant à court terme |
| Augmentation des besoins de support PLMN | Prend en charge les appels d'urgence IMS Mises à jour MSD | Faible taux d'auto-décharge Excellente rétention de capacité |
| Environnement et adaptabilité | Consommation d'énergie plus élevée pour les modules 4G/5G. Contrainte thermique plus importante. | Résistance à une large plage de températures (-40℃~+85℃) Certification de sécurité de niveau véhicule |
Comment choisir le meilleur type de batterie pour votre système eCall ?
La nouvelle génération d'eCall (NG-eCall) évolue vers les technologies 4G/5G et IMS, favorisant ainsi le choix des batteries eCall, passant des premières batteries NiMH basse consommation aux batteries lithium-ion et lithium-fer-phosphate de pointe. Voici un tableau comparant leurs compositions chimiques, leurs caractéristiques, leurs avantages et leurs inconvénients.
| Type de batterie | Chimie | Élément clé | Avantages | Inconvénients | Utilisation typique dans eCall |
| LiFePO4 (lithium fer phosphate) | LiFePO4 | 3.2 V nominal. Chimie stable | Excellente stabilité thermique. Longue durée de vie | Nécessite un circuit de protection. Vieillissement de la batterie en cas de surchauffe. | Pour les systèmes nécessitant une tolérance de température stable (–40 °C ~ +85 °C) |
| Batterie lithium-ion haute température | Lithium-ion | Fonctionnement de –40 °C à +85 °C | Excellente résistance à la chaleur. Maintien stable de la capacité. | Coût plus élevé | Application longue durée en veille et large plage de températures |
| Li-ion (Lithium-ion) | LiCoO2/NMC | 3.6–3.7 V nominal | Taille compacte, densité énergétique élevée | Tolérance limitée aux températures élevées | Modules eCall à espace restreint |
| NiMH (nickel-hydrure métallique) | Ni-MH | 1.2 V nominal par cellule | Faible coût. Tolérance modérée aux températures | Densité énergétique plus faible, autodécharge élevée | Utilisé dans les premiers systèmes CS-eCall ; Progressivement remplacées par des cellules au lithium |
Quels sont les principaux défis de la conception des batteries eCall ?
Les batteries eCall fonctionnent lorsqu'un accident de véhicule se produit. Leurs principales caractéristiques comprennent donc une sécurité supérieure, une densité énergétique élevée, des performances de température étendues, une conception compacte et une puissance de sortie élevée.
Exigences en matière de fiabilité et de sécurité à long terme
Durée de vie prolongée. Les batteries eCall fonctionnent en charge flottante longue durée. L'autodécharge et le vieillissement des matériaux actifs peuvent affecter leur capacité utile. Il est donc essentiel de maintenir une capacité utile suffisante tout au long du cycle de vie du véhicule.
Sécurité et fiabilité. Les batteries doivent rester sûres et stables dans des conditions extrêmes, telles que les collisions de véhicules, les températures élevées et l'humidité. Elles peuvent résister à des risques tels que l'emballement thermique, les incendies et les explosions.
Défis d'adaptabilité à la température
Ces défis concernent tous la chimie et la physique de la batterie, en particulier lorsque les choses deviennent très chaudes ou très froides.
1. Défi à basse température (par exemple, -20 °C à -40 °C / -4 °F à -40 °F)
L'électrolyte devient boueux et lent : à basse température, l'électrolyte à l'intérieur de la batterie devient épais ou commence même à se solidifier, ce qui rend plus difficile la libre circulation des ions lithium.
Un énorme pic de résistance interne : comme le mouvement des ions ralentit, la résistance interne de la batterie augmente considérablement.
Les conséquences:
Tension de démarrage ou courant d'impulsion insuffisants : c'est le point de défaillance le plus important. En cas de collision, une batterie froide pourrait ne pas être en mesure de fournir la décharge rapide et puissante nécessaire au démarrage des modules cellulaire et GPS. L'appel pourrait échouer ou le signal pourrait être trop faible.
Lectures de capacité « falsifiées » : Bien que la batterie puisse encore alimenter les modes veille à faible courant, sa capacité utile diminue considérablement lors d'une décharge à courant élevé. Cela signifie qu'elle pourrait ne pas durer suffisamment longtemps pour une session eCall complète, qui nécessite généralement plusieurs minutes.
2. Défis à haute température (par exemple, +60 °C à +85 °C+ / 140 °F à 185 °F+)
Dégradation de l'électrolyte et accélération des réactions secondaires. Une chaleur élevée accélère les réactions chimiques indésirables à l'intérieur de la batterie, provoquant la décomposition de l'électrolyte, la production de gaz et des réactions avec les matériaux des électrodes.
Dégradation du matériau actif et augmentation de la résistance. Une exposition prolongée à la chaleur endommage les matériaux actifs de l'électrode et forme des couches superficielles résistives plus épaisses (appelées films SEI), qui rendent le passage des ions plus difficile.
Taux d'autodécharge plus élevé. À haute température, la chimie interne devient excessive. Même sans charge, la batterie se décharge rapidement. Pour les systèmes à longue durée de veille comme eCall, c'est catastrophique : après quelques années, la batterie peut perdre trop de charge pour fonctionner.
Préoccupations en matière de sécurité. Une chaleur constante augmente considérablement le risque d'emballement thermique, pouvant entraîner gonflement, fuite, voire incendie, notamment dans les espaces confinés comme l'habitacle d'un véhicule.
3. Le défi du cycle de température (passer du chaud au froid et inversement)
Les voitures subissent des variations de température quotidiennes et saisonnières, de sorte que la batterie se dilate et se contracte constamment.
Contraintes physiques sur les matériaux : Ces dilatations et contractions répétées exercent une contrainte physique sur les composants internes de la batterie. Elles peuvent provoquer de minuscules fissures dans les matériaux, l'écaillage des revêtements et fragiliser les connexions. Cela entraîne une perte permanente de capacité et de performances.
Interface électrode-électrolyte instable : la couche protectrice SEI entre l'électrode et l'électrolyte se rompt et se reforme à chaque variation de température. Ce processus répétitif consomme du lithium actif et de l'électrolyte, accélérant le vieillissement de la batterie et réduisant sa durée de vie.
Densité énergétique, capacité de puissance, contraintes de volume
Densité énergétique élevée. La batterie eCall doit offrir une énergie forte avec sa taille limitée, prenant en charge des fonctions telles que la communication vocale, le positionnement GPS et les fonctions de transmission de données.
Puissance de sortie supérieure. Le système nécessite une batterie offrant une puissance de sortie élevée pour alimenter les modules de communication et les capteurs de l'ensemble du système eCall.
Espace limité. Le volume de la batterie doit s'adapter à l'espace restreint du véhicule ; une conception sur mesure avancée est donc essentielle.
Pour relever les défis décrits ci-dessus, CM Batteries a conçu une technologie de batterie à large plage de températures pour un pack de batteries eCall personnalisé.
Étude de cas : Batterie haute température 3.6 V 8 700 mAh 1S2P pour système eCall
Lorsqu'un fabricant d'électronique automobile nous a contactés pour une batterie haute température destinée à son système d'appel d'urgence eCall, les exigences étaient claires, mais extrêmement strictes. La batterie devait fonctionner de manière fiable aussi bien par temps froid qu'en cas de chaleur intense dans l'habitacle, fournir une alimentation instantanée aux modules de communication et durer des années en mode veille.
Voilà où notre Batterie Li-ion haute température 3.6 V 8 700 mAh 1S2P est entré.
Les exigences des clients
Les systèmes eCall embarqués sont des dispositifs essentiels à la sécurité qui doivent s'activer instantanément en cas d'accident, même après des années d'inactivité. Les principales préoccupations du client étaient :
Qu'est-ce qui garantit une puissance constante de -40°C à +85°C ?
Comment éviter la dégradation de la batterie causée par des cycles de chaleur répétés ?
Comment maintenir une tension fiable pour une décharge d'impulsion rapide lorsque le système se déclenche ?
La plupart des batteries Li-ion standard ne peuvent pas gérer cette combinaison de veille longue durée, de température élevée et d’activation instantanée.
La solution et les points clés de la conception
Large plage de température de fonctionnement : offre des performances stables de -40 °C à +85 °C, garantissant des démarrages fiables même dans les conditions les plus froides ou les plus chaudes.
Emballage résistant aux hautes températures : conçu pour résister à des températures de -55 °C à +125 °C, bien au-delà des limites typiques de l'industrie.
Excellente rétention de capacité : maintient ≥ 70 % de capacité dans des conditions extrêmes (par rapport à la moyenne du marché d'environ 55 %).
Réponse d'impulsion rapide : fournit des rafales de courant rapides pour l'activation eCall sans chute de tension.
Protection IP67 : la conception entièrement scellée empêche la poussière et l'humidité de pénétrer, garantissant un fonctionnement sûr dans les environnements automobiles difficiles.
Intégration BMS et capteurs NTC : une surveillance continue contre les surcharges, les décharges excessives et la surchauffe garantit une sécurité et une fiabilité à long terme.
Quelle est la tendance du marché des batteries de secours du système eCall ?
L'utilisation obligatoire des systèmes eCall dans l'Union européenne stimule la demande croissante de batteries de secours eCall fiables. Une étude de marché indique que le marché mondial des batteries de secours eCall d'urgence devrait croître à un TCAC de 10.2 % de 2026 à 2033. Concentrons-nous sur quelques nouvelles technologies et sujets d'actualité concernant les batteries eCall.
Environnement et réglementation. Les directives REACH et 2023/1542 de l'Union européenne sur les batteries soulignent la sécurité de l'élimination et de l'utilisation des batteries. Par conséquent, les fabricants de batteries eCall doivent surveiller la chaîne d'approvisionnement, réglementer les informations sur le passeport des batteries et indiquer la capacité et le symbole de recyclage. De plus, il est important de limiter l'utilisation de substances dangereuses et d'utiliser des matériaux de batterie respectueux de l'environnement.
Les batteries nécessitent une fiabilité, une densité énergétique et une tolérance à la température accrues. Les systèmes eCall évoluent du CS-eCall traditionnel au NG-eCall, ce qui impose des exigences accrues en matière de performances des batteries. Les futures batteries eCall devront offrir une plus grande adaptabilité à la température, une durée de stockage plus longue et une densité énergétique plus élevée pour répondre aux exigences de transmission de données en temps réel et d'appels vocaux des systèmes NG-eCall.
Conclusion
Globalement, l'évolution des systèmes eCall dans le cadre de la nouvelle réglementation européenne de 2024 a placé la barre plus haut en matière de performances des batteries de secours pour les applications de sécurité automobile. Avec la transition des véhicules des réseaux 3G vers les réseaux 4G/5G et l'intégration de fonctions vocales et de données plus complexes, les batteries eCall doivent désormais offrir une densité énergétique plus élevée, une réponse impulsionnelle plus rapide et une plus grande adaptabilité thermique.
La batterie eCall joue un rôle essentiel dans la sécurité automobile. Sa conception doit répondre à des normes réglementaires et de performance strictes pour alimenter la prochaine génération de véhicules intelligents et connectés. Vous avez des questions ou des demandes particulières ? Notre équipe est toujours prête à vous aider, car à CM Batteries, chaque batterie est fabriquée sur mesure pour vos besoins.
