Ateq garantit que les générations futures de véhicules VEH/VE/VER/VE équipés de pile à combustible respecteront les normes de qualité les plus strictes.
Qu’il s’agisse de voitures, de camions, de bus ou de vélos électriques, le groupe Ateq, multinationale cumulant plus de 45 ans d’expérience dans les solutions de mesure, fournit les processus de qualité dont les constructeurs automobiles ont besoin pour fabriquer des véhicules VEH/VE/VER/VE équipés de pile à combustible plus performants, plus rapides et plus fiables.
L’utilisation de tests de fuites dans la fabrication en masse de véhicules électriques est relativement récente, car l’industrie du transport a été habituée à tester les moteurs à combustion interne et les turboréacteurs.
L’abandon des combustibles fossiles et des émissions de CO2 a favorisé le développement de nouvelles technologies. Ces nouveaux appareils posent de nouveaux défis pour les tests de fuites des chaînes de production.
Comparativement aux tests annuels de fuites d’un moteur électrique sous-marin ou d’un système de batteries, les tests quotidiens de fuites de milliers de moteurs de véhicules impliquent des procédures très différentes.
L’e-mobilité n’est plus uniquement destinée aux jouets et aux prototypes.
Les e-véhicules sont variés : vélos à assistance électrique, motos ou scooters entièrement électriques, véhicules entièrement électriques ou hybrides, petits drones électriques, voire dispositifs volants de grande taille, etc.
De par son orientation technique et sa culture de l’innovation, Ateq a trouvé de nouvelles façons de tester ces composants pour la fabrication de masse.
Le premier composant de base de chaque batterie est une cellule. Une batterie est un ensemble de cellules. Pour réduire le poids, les cellules de batterie sont souvent emballées dans des poches souples. Ateq a mis au point une méthode d’essais d’étanchéité, en instance de brevet, pour tester ces poches de cellules à l’aide de la technologie de l’air ionisé. Elle permet de tester les poches, même sans évaporation de solvant.
Le test à l’air ionisé peut fournir un résultat d’essais d’étanchéité pour l’ensemble de la poche et peut également être utilisé pour localiser l’emplacement de la fuite dans la cellule.
Pour les cellules à corps métallique, Ateq dispose également d’une méthode de test qui détecte l’évaporation du solvant.
Chaque cellule de batterie possède une membrane semi-perméable qui sépare les bornes positive et négative de la batterie. Cette cellule est soumise à un test de débit avant l’assemblage pour s’assurer que l’air traverse la membrane dans les limites des spécifications prévues et qu’il n’y a pas de trou inattendu dans la membrane.
Les cellules peuvent être emballées ensemble dans un module avec une enveloppe de protection pour une manipulation facile. À ce stade, le boîtier du module n’est généralement pas étanche, mais des essais d’étanchéité de diminution de pression sont parfois utilisés pour tester le boîtier du module.
Ateq propose un banc d’équilibrage de module. Un groupe de cellules n’atteint pas la pleine charge si les cellules ne se trouvent pas à un niveau de charge identique. Le banc d’équilibrage de module est utilisé pour harmoniser le niveau de charge des cellules pendant le processus de fabrication ou de maintenance.
Les cellules ou modules sont emballés ensemble dans des boîtiers étanches de protection contre la poussière, l’eau et les projections de boue. Il peut s’agir de la batterie 12 V d’un véhicule à moteur à combustion interne classique, d’une petite batterie rechargeable pour vélo ou d’une batterie de voiture entièrement électrique. Les tests d’étanchéité fonctionnent tous de la même manière.
Ces boîtiers et couvercles de batterie sont testés séparément pour détecter les fuites avant que les cellules/modules ne soient montés à l’intérieur. Si le boîtier est en plastique, un test de diminution de la pression différentielle avec technologie d’élimination du bruit peut être utilisé pour tester les fuites globales dans les couvercles de batterie. Si l’on souhaite localiser le défaut dans le couvercle, il est possible d’utiliser un test de fuite d’air ionisé.
Si le couvercle ou le plateau est en métal, seule la technologie de diminution de pression avec élimination du bruit peut être utilisée. Pour localiser les fuites sur un couvercle métallique, procéder à une détection de fuites de gaz de formation (H2N2) et une localisation à l’aide d’un détecteur portable H6000 sensible au gaz. Ateq propose également d’automatiser ce test avec un robot de maintien intelligent.
Une fois les cellules et modules de batterie montés dans le boîtier, un dernier test d’étanchéité doit être effectué. Il peut être réalisé à l’aide d’une technologie de diminution de pression ou de débit massique d’air avec des capteurs de très faible chute de pression pour mesurer rapidement les fuites. La technologie DNC [Differential Noise Cancelling ou élimination différentielle de bruit] d’Ateq, en attente de brevet, bloque les conditions fondamentales de la lecture des fuites.
Le boîtier est généralement doté d’une membrane semi-perméable qui permet à la pression d’air de s’équilibrer en fonction des changements atmosphériques et de température. Cette membrane semi-perméable laisse passer l’air, mais pas l’eau.
Ateq dispose d’un testeur de débit d’air pour tester le dispositif de respiration afin de s’assurer qu’il n’est pas empilé deux fois et qu’il n’a pas été piqué. Le testeur peut également effectuer un test humide qui consiste à placer de l’air sur de l’eau pour détecter de plus petits défauts au niveau du sous-ensemble.
Certaines batteries sont équipées d’un clapet antiretour au lieu d’un dispositif de respiration qui relâche la pression générée par les gaz émis pendant la charge. Ce clapet antiretour est testé avec une pression d’air pour rechercher les ouvertures, la pression de « fissuration » et le débit à l’aide d’un testeur d’étanchéité Ateq ERD.
Certains grands boîtiers de batterie peuvent être équipés d’un circuit de refroidissement par liquide. Le circuit de refroidissement est également testé pour détecter les fuites avec un testeur d’air.
Pour une analyse de panne de batterie de grande taille, un renifleur de gaz de formation peut être utilisé pour localiser des fuites, car les tests de fuite d’air ne peuvent pas indiquer les emplacements des fuites. Les tests d’étanchéité de renifleur de gaz sont également utiles pour le dépannage de fuites potentielles dans un dispositif. L’inconvénient d’utiliser un test de fuite de gaz traceur sur de grandes batteries est que le gaz traceur peut prendre beaucoup de temps à se mélanger avec l’air atmosphérique à l’intérieur d’une batterie s’il n’y a pas de courant de gaz traceur à travers la batterie. Il est recommandé d’évacuer complètement l’air atmosphérique du plateau ou du couvercle de la batterie avant de le mettre sous pression avec du gaz traceur, car le plateau/couvercle ne peut pas supporter un vide important.
Il est également recommandé de surveiller la concentration de gaz traceur sur plusieurs ouvertures scellées de la batterie pour vérifier que le gaz traceur a atteint tous les coins de la batterie.
S’appuyant sur son expérience avec les testeurs de batterie d’aviation, Ateq peut fabriquer des testeurs de batterie personnalisés qui chargent et déchargent une batterie entière.
Une pile à combustible crée de l’énergie chimique en combinant l’hydrogène ou tout autre gaz combustible avec l’oxygène de l’air et en le transformant en électricité pour le véhicule.
Les composants côté carburant sont généralement testés pour détecter les fuites avec un mélange de 5 % de H2 (hydrogène) et 95 % de N2 (azote) appelé gaz de formation. Contrairement à l’hydrogène pur, le gaz de formation n’est pas inflammable, et il aide à détecter les zones défectueuses que l’hydrogène pourrait traverser. Le côté air est généralement testé pour rechercher des fuites à l’aide d’un instrument de diminution de la pression d’air ou de débit massique. La membrane semi-perméable de la pile à combustible doit être testée pour le débit d’air et le système de refroidissement du véhicule est testé pour l’étanchéité à l’aide d’un testeur d’air.
Les systèmes de stockage et de distribution de carburant en amont sont également testés pour détecter des fuites, avec de l’air ou du gaz de formation, selon les applications.
Les moteurs électriques qui actionnent les roues se trouvent dans des boîtiers étanches qui protègent le moteur contre les projections d’eau. Un boîtier de moteur en plastique peut être testé en utilisant de l’air ionisé lorsqu’il n’est pas monté. Si le boîtier est en métal, ou entièrement assemblé, il peut être testé à l’air.
Les fils de la bobine du moteur sont revêtus d’un « vernis » isolant. Parfois, ce « vernis » se fissure, principalement là où les fils sont pliés. Ateq a développé un test pour détecter ce défaut en utilisant la technologie de l’air ionisé.
Les nouveaux véhicules électriques sont également dotés d’une assistance à la conduite automatisée qui utilise des capteurs pour ressentir l’environnement. Que les capteurs soient des caméras, des lidars ou tout autre élément, ils sont placés dans des boîtiers étanches puisqu’ils sont exposés aux éléments. Ateq teste également les capteurs TPMS (système de surveillance de la pression des pneus), pendant le montage des roues et du véhicule et au niveau de la maintenance.
Il est également préférable d’effectuer un test d’étanchéité à l’air pour tester ces capteurs scellés.
Parfois, une batterie de voiture ne peut pas supporter une charge suffisamment rapide. L’énergie doit donc être stockée dans un grand condensateur pour éviter une rupture. Ateq dispose d’un instrument conçu pour décharger ces condensateurs en toute sécurité avant l’entretien du véhicule.
En plus des nouvelles applications de test de fuites des véhicules électriques, il est important de garder à l’esprit que de nombreuses applications de test de fuites traditionnelles existent toujours dans un e-véhicule, comme les systèmes de freinage, les phares, les feux arrière, l’ABS et l’électronique centrale, les composants de direction et les systèmes de climatisation, par exemple.
Avec l’évolution technologique accélérée en matière de VEH/VE/VER/VE équipés de pile à combustible, les équipementiers doivent commercialiser de nouveaux modèles plus rapidement que jamais pour rester compétitifs. Toutefois, cela signifie que les fabricants de véhicules seront confrontés à de nombreux nouveaux défis au cours du processus de fabrication, tels que : la complexité croissante des nouveaux véhicules, les nouvelles technologies qui ne sont pas encore parfaitement maîtrisées et la pression accrue pour atteindre le plus haut niveau de qualité afin d’éviter les risques de sécurité et les rappels de véhicules.
Pour relever ces nouveaux défis, Ateq propose des instruments de test de fuite, de débit, de batterie et TPMS afin de garantir la qualité de nombreux composants tout au long du processus de fabrication des véhicules électriques.