Mobilité électrique et transports publics : L'importance de passer à des flottes plus propres
Alors que la pression pour réduire les émissions de gaz à effet de serre s'intensifie dans les villes, l'électrification des flottes de bus apparaît de plus en plus comme une initiative d'urbanisme efficace et durable. Au-delà de leur empreinte carbone opérationnelle réduite, les bus électriques sont également salués pour leurs coûts d'exploitation inférieurs (économies sur les coûts de carburant et de maintenance) et l'amélioration du confort des passagers. Ils sont donc en passe de devenir essentiels pour les gestionnaires de flotte dans leur transition vers des opérations à faible émission de carbone et à forte valeur ajoutée.
Cependant, la balance ne penche pas encore complètement en faveur des bus électriques, car un défi essentiel reste à résoudre : celui de l'autonomie limitée des bus électriques par rapport aux bus à moteur à combustion interne (MCI). Une épine importante dans le pied des opérateurs de flotte, dont le modèle repose directement sur l'utilisation optimisée de leurs actifs.
Loin d'être une fatalité, deux stratégies peuvent être déployées à grande échelle pour surmonter cette limitation :
- Une infrastructure de recharge intelligente, adaptée à l'utilisation des bus et aux enjeux de la gestion de flotte
- Une surveillance étroite de l'état de charge (SOC) des batteries et de leurs performances dans le temps
Entre les lignes, la mise en œuvre de telles stratégies implique une approche holistique des données de batterie, car cela devient la véritable poudre sèche alimentant la stratégie de contrôle des performances de la batterie.
Comment passer de batteries “boîte noire” embarquées sur des bus à des informations exploitables sur les batteries, soutenant l'amélioration des performances, la réduction des coûts de maintenance et l'optimisation du cycle de vie des batteries
Collecte de données
Le premier obstacle vient de l'accès aux données, qui n'est pas toujours garanti. Il existe trois principaux scénarios qui peuvent aider les opérateurs de flotte à collecter les signaux de données de la batterie d'un véhicule et à les transmettre à son système de contrôle du transport intermodal (ICTS) :
- Certains fabricants ont installé leur propre système télématique sur le véhicule, qui collecte toutes les données pertinentes des capteurs du véhicule (y compris la batterie) et les transmet à un portail de service central. L'opérateur de flotte peut alors récupérer les données en utilisant des API par exemple, mais cet accès est conditionné à l'accord du fabricant.
- En l'absence de télématique embarquée du fabricant, les opérateurs de flotte peuvent recourir à des fournisseurs tiers : ceux-ci peuvent installer un module télématique externe dans le véhicule pour récupérer les données pertinentes des interfaces du véhicule (généralement le bus Controller Area Network – CAN), qui les enverra à un système backend de tri. Les données sont ensuite mises à disposition des opérateurs de flotte via des interfaces telles que les API.
- Enfin, une troisième solution peut consister à laisser l'unité embarquée (OBU) de l'ITCS de l'opérateur de flotte récupérer les données directement des interfaces du véhicule et les transférer au serveur ITCS, où un traitement ultérieur des données peut avoir lieu.
Figure 1. Architecture du système de télédiagnostic.
Quel que soit le scénario décrit ci-dessus, il est recommandé que les interfaces de collecte et d'analyse des données des bus électriques soient basées sur des normes ouvertes, plutôt que sur des implémentations propriétaires. En tant qu'exploitant de flotte, cela permet une plus grande flexibilité et évite l'enfermement chez un fournisseur.
Parmi les normes ouvertes recommandées, on trouve Telediagnostic for Intelligent Garage in Real-time (TiGR), qui permet aux systèmes embarqués de tous les véhicules d'une flotte donnée qui en sont équipés de communiquer avec les systèmes informatiques dorsaux de manière standardisée, quels que soient le système ou le fournisseur. Ce protocole prend de l'ampleur et a été notamment approuvé par l'association ITxPT, une association qui promeut l'interopérabilité des systèmes informatiques dans les transports publics.
En savoir plus sur le protocole TiGR
Même si les données sont accessibles, on peut cependant rapidement être confronté à des problèmes de précision et d'exhaustivité des données. Cela soulève la question d'exigences de données clairement spécifiées, afin que les points de données aient la portée et la granularité appropriées.
Exigences en matière de données
Étant donné la complexité de la chaîne de collecte de données (c'est-à-dire les trois principales approches mentionnées ci-dessus), il devient évident qu'une détermination minutieuse des spécifications des données est cruciale pour limiter les allers-retours complexes ou les extractions incomplètes.
Quels seraient alors ces points de données indispensables ?
La tension (U), le courant (I) et la température (T) pour commencer, car ils sont au cœur de toute approche efficace d'analyse de batterie. La tension et la température minimales et maximales des cellules sont également essentielles, car elles permettent de détecter les anomalies liées au déséquilibre des cellules.
Ces paramètres ont un impact direct sur les performances et la perte de capacité de la batterie. Y avoir accès spécifiquement permet une détection précoce et précise des anomalies, laissant plus de place à une action préventive. Un exemple est la détection précoce du déséquilibre des cellules, qui permet d'augmenter les chances de regagner de la capacité (voir l'article sur la dégradation de la batterie) : dans le contexte de l'eBus illustré à la figure 2, un gain de +5 % pourrait être atteint sur ce pack de batterie de 95,8 kWh, par rapport à une perte de capacité plus élevée qui a été signalée sans rééquilibrage judicieux.
Figure 2. Perte de capacité de la batterie d'un eBus avec et sans procédures d'équilibrage des cellules
Les paramètres constituent la clé d'entrée de l'approche analytique : avec des paramètres clairement identifiés auxquels accéder, il est alors possible d'alimenter des algorithmes avancés de traitement des données, qui transformeront les données brutes en insights intelligibles et propices à la prise de décision.
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Nettoyage et traitement des données
Une fois identifiées et mises à disposition, les données doivent encore être traitées pour devenir pertinentes. C'est là que réside le défi le plus important.
La qualité et la gestion des données sont en effet mises à l'épreuve de trois manières :
- Premièrement, le volume important de données de batterie générées par les bus électriques peut être difficile à gérer et à analyser, compte tenu en particulier des capacités de stockage et de calcul limitées des unités embarquées.
- De plus, l'exhaustivité des données et la fiabilité des mesures du système de gestion de batterie (BMS) doivent être soigneusement prises en compte, car des erreurs peuvent se produire
- Enfin, les défaillances de communication sur les bus électriques peuvent créer des lacunes dans les séries temporelles collectées par le BMS.
Par conséquent, les données de terrain (courant (I), tension (U) et température (T)) doivent passer par une étape rigoureuse de nettoyage et de contrôle avant d'être utilisées pour les algorithmes de dégradation et de sécurité de la batterie. Plus précisément, les données brutes de fonctionnement de la batterie sont filtrées, normalisées et étiquetées. Le processus comprend également des étapes de contrôle et de validation qui identifient les anomalies de mesure, éliminent les données anormales et comblent automatiquement les lacunes de données en fonction des profils et des comportements d'utilisation de la batterie. Il en résulte un ensemble de données fiable et cohérent qui peut être utilisé pour alimenter les algorithmes de dégradation et de sécurité de PowerUp.
Grâce à un processus de nettoyage et de traitement efficace, les algorithmes peuvent fonctionner sans problème et avec un niveau élevé de fiabilité ; les problèmes de performance peuvent être identifiés avec précision et la maintenance de la batterie peut être optimisée en conséquence, ce qui permet de :
- Réduire les coûts d'exploitation et de maintenance et augmenter la longévité de leurs flottes de bus électriques en minimisant les temps d'arrêt
- Détecter les risques liés aux batteries avant que des incendies ne se produisent, ceux-ci étant très préjudiciables aux opportunités de croissance commerciale actuelles et futures
C'est la valeur que Battery Insight®, l'analyse de batterie basée sur le cloud, s'efforce de fournir.
En résumé : Gestion de flotte et véhicules électriques - obtenez les bonnes données et le reste suivra
La batterie est le « moteur » d'un bus électrique : à ce titre, ses performances ont un impact considérable sur l'équation économique globale du gestionnaire de flotte, ainsi que sur les opérations quotidiennes.
Une surveillance étroite de la batterie est donc cruciale, en s'appuyant sur les données de terrain pour obtenir des informations précieuses sur les performances de la batterie (et de la flotte).
Pour mettre en œuvre une stratégie axée sur la performance, les opérateurs et les intégrateurs d'eBus doivent s'assurer de :
- Accéder à la bonne typologie et au bon niveau de données, en tirant parti des systèmes télématiques ou des fournisseurs d'unités embarquées
- Favoriser les normes mondiales de communication informatique qui permettent l'interopérabilité entre différents systèmes et fournisseurs, afin de garantir une récupération homogène des données
- Recourir à des processus de nettoyage des données de haute qualité (via des fournisseurs de solutions d'analyse de batteries comme Battery Insights®) afin d'éliminer les points de données trompeurs et incohérents et de s'assurer que les algorithmes sont alimentés avec le niveau et la qualité de données appropriés.
