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Thèse CIFRE : Estimation de la durée de vie de batteries en incluant la détermination des incertitud


Hauts-de-Seine (92), Île-de-France


Date : 17/09/2020 - Réf : 31922BR


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16/09/2020

Thèse CIFRE : Estimation de la durée de vie de batteries en incluant la détermination des incertitudes.

Recherche Innovation&Développt

PALAISEAU-ROUTE DE SACLAY(FRA)

France

Description du poste

Le/la titulaire du poste sera basé(e) sur PALAISEAU.

1. Contexte industriel et verrous scientifiques

Cette thèse traite de l'estimation de la durée de vie de batteries en incluant la détermination des incertitudes. Les jeux de données initiaux sont : des jeux de données publiques (NASA 1, MIT 2, CS2 3, Oxford 4) et des jeux de données en cours de consolidation élaborés par SAFT.

Chaque jeu est le résultat d'expériences menées en laboratoire sur des batteries soumises à des cycles de charge et décharge, cycles dont le profil peut suivre un pattern (précisant les conditions de contrôle) ou les conditions d'usage. Les durées des cycles peuvent différer les unes des autres par la vitesse de charge ou les conditions expérimentales.

La succession des cycles est une entrée de type processus, possiblement multivarié. Cette entrée est connue.

Pour chaque batterie, la sortie mesurée est une série temporelle, indiquant à l'issue de chaque cycle la capacité de la batterie.

On extrait de cette série temporelle la durée de vie de la batterie définie comme le temps nécessaire à la réalisation d'un événement du type “perte de capacité de la batterie de 40%”.

Les verrous scientifiques identifiés sont les suivants :

- Les données sont des données censurées à droite, situation fréquente dans l'estimation des durées de vie. La censure peut être due au fait qu'on n'observe pas la batterie jusqu'à décharge complète mais jusqu'à décharge partielle.

- Les conditions d'utilisation de chaque batterie ne sont pas les conditions de laboratoire. Cependant, si la batterie est appareillée, il est possible d'affiner, en ligne, les modèles de vieillissement. De plus, les conditions d'usage ne sont pas non plus des conditions laboratoires : il sera nécessaire d'interpoler/extrapoler pour passer des conditions laboratoire aux condition réelles.

- Les batteries sont toutes des batteries Lithium-ion. Néanmoins elles présentent des différences qu'il faudra quantifier. Une carte d'identité de chaque batterie, liée à ses caractéristiques physiques, sera à élaborer par les ingénieurs. Peu de données SAFT est disponibles. Un des principaux verrous concerne le transfert de la connaissance acquise sur les données publiques vers les données SAFT.

2. Plan de travail

La thèse estime les incertitudes sur la durée de vie sur les bases de données publiques, transfère la connaissance des bases de données publiques vers la base de données SAFT. Les algorithmes élaborés ont vocation à être intégrés dans une plateforme, qui à partir des profils de charge et des caractéristiques de la batterie permet de prédire la durée de vie et les incertitudes associées.

1.https://ti.arc.nasa.gov/tech/dash/groups/pcoe/prognostic-data-repository/

2. https://data.matr.io/1/

3. https://web.calce.umd.edu/batteries/data.htm

4. https://ora.ox.ac.uk/objects/uuid:03ba4b01-cfed-46d3-9b1a-7d4a7bdf6fac

La question est d'évaluer et quantifier l'incertitude des tests de vieillissement réalisés dans des conditions contrefactuelles.

Par exemple, les mesures étant faites á deux températures (40 degrés et 60 degrés), une incertitude est calculée pour ces températures, il s'agit de calculer les effets contrefactuels : la durée de vie et l'incertitude associée si l'expérience avait été faite à 50 degrés (interpolation entre les températures) ou à 20 degrés (extrapolation entre les températures).

Deux méthodes pourraient être testées. La première est une approche qui utilise la connaissance métier et les connaissanc

Localisation :

Hauts-de-Seine (92)






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