Stagiaire engineering Estimation Innovante de la Durée de Vie des Batteries Lithium-Ion

Chez Alstom, nous avons une connaissance pointue des réseaux de transport et comprenons ce qui conduit les individus à les emprunter. Des trains à grande vitesse, métros, monorails et tramways aux systèmes intégrés, services, infrastructures, et solutions de signalisation et de mobilité numérique, nous offrons à la diversité de nos clients le portefeuille le plus vaste du secteur.  Chaque jour, plus de 80 000 collaborateurs dans le monde qui ouvrent la voie à des solutions de mobilité plus vertes et plus intelligentes pour relier les villes, réduire l’empreinte carbone et remplacer la voiture.

Dans un contexte de transition énergétique mondiale, la réduction des émissions de gaz à effet de serre est devenue une priorité. L'électrification des transports représente un levier majeur dans cet effort, notamment pour le secteur ferroviaire, reconnu historiquement pour son efficacité énergétique. Cependant, de nombreux réseaux ferroviaires, en particulier ceux des régions non électrifiées, s'appuient encore sur des locomotives diesel, ce qui contribue aux émissions de CO2 et à la pollution de l'air.

Face à ces défis, les trains hybrides et électriques apparaissent comme une solution d’avenir. L'utilisation de batteries lithium-ion est devenue centrale dans cette révolution, tant pour alimenter les trains dans les sections non électrifiées que pour stocker et restituer de l'énergie. Ces batteries doivent toutefois répondre à des critères stricts de performance, de sécurité et de durabilité. Un aspect crucial pour garantir leur fiabilité est la maîtrise de leur durée de vie.

Ce stage s’inscrit dans cette problématique. Il propose de développer une méthode innovante pour estimer la durée de vie des cellules lithium-ion à partir de l’analyse du temps de relaxation et de l’identification des paramètres d’impédance via des modèles fractionnaires. L’objectif est d’apporter des solutions pour mieux prédire et prolonger la durée de vie des batteries dans les applications ferroviaires, en tenant compte des contraintes réelles d’exploitation

Au sein du département système de traction d’ALTOM à Séméac, vous êtes partie intégrante de l'équipe chargée de développer des batteries. Les principales missions sont :

1. Étude des mécanismes de dégradation des batteries : Acquérir une compréhension approfondie des processus de vieillissement des cellules lithium-ion dans les trains, en lien avec les conditions d'utilisation spécifiques du secteur ferroviaire.
2. Identification des paramètres d'impédance dans le domaine fréquentiel : Mettre en œuvre des tests d’EIS (Electrochemical Impedance Spectroscopy) pour identifier les paramètres d’impédance de circuits électriques équivalents qui sont les plus corrélés avec la durée de vie des cellules. L’objectif est de déterminer des indicateurs fiables de performance dans les applications ferroviaires.
3. Identification des paramètres d'impédance dans le domaine temporel : Utiliser la modélisation fractionnaire afin d’identifier des modèles d’impédance à l’aide d’essais de type DCIR (Direct Current Internal Resistance) ou d’expérimentations de chronopotentiométrie.
4. Analyse du temps de relaxation (temps pour atteindre l’équilibre chimique) : Explorer comment l'identification des paramètres d'impédance interne est influencée par le temps de relaxation des cellules lithium-ion.
5. Développement d’un modèle prédictif : Concevoir un modèle capable de prédire la durée de vie des cellules lithium-ion.

Le stage se déroulera au sein du département système de traction d’ALSTOM à Séméac en collaboration avec le Laboratoire d’Informatique et d’Automatique pour les Systèmes (LIAS) de l’Université de Poitiers et de l’ISAE-ENSMA.

Des déplacements réguliers à Poitiers sont à prévoir pour effectuer certaines expérimentations ou assister à un suivi scientifique des responsables académiques de l’université de Poitiers.

Votre profil

• Connaissances en modélisation de batteries, en automatique et/ou en traitement de signal ;
• Compétences en Matlab et en systèmes embarqués ;
• Intérêt pour les systèmes de gestion de batterie et la simulation ;
• Bon niveau en anglais

Il n’y a pas que les passionnés de trains qui s’épanouissent chez nous. Nul doute que vous ressentirez beaucoup de fierté lorsque vous monterez dans l’un de nos trains avec votre famille ou vos amis. Si vous aimez le challenge, nous serions ravis d’échanger avec vous !

Remarque importante

En tant qu’employeur présent dans plus de 63 pays, nous souscrivons au principe d’égalité d’accès à l’emploi et valorisons la diversité. Nous nous sommes engagés à créer un environnement de travail inclusif pour tous.