Bien que les batteries lithium-ion aient le densité énergétique la plus élevée, ils peuvent être vulnérables à des conditions susceptibles d'endommager la batterie. C’est pourquoi nous avons besoin d’un système de gestion de batterie pour éviter de telles conditions dommageables.
Définition
UN système de gestion de batterie (BMS) est un circuit électronique qui surveille et régule la charge et la décharge d'une batterie rechargeable.
Il garantit que la batterie fonctionne dans les limites de sécurité, ce qui est essentiel pour ses performances et sa longévité.
Types de systèmes de gestion de batterie
Les systèmes de gestion des batteries couvrent une gamme allant du simple au complexe, intégrant diverses technologies pour entretenir les batteries. Ces systèmes peuvent être classés selon leur topologie – comment ils sont installés et fonctionnent sur les cellules ou modules de la batterie.
Architecture BMS centralisée
Un BMS centralisé dans une batterie offre des avantages, notamment celui d’être plus compact et économique.
Cependant, cela présente également des inconvénients.
Avec toutes les batteries directement connectées, le BMS nécessite de nombreux ports, ce qui entraîne un câblage complexe et un câblage dans un gros bloc de batteries. Cela complique le dépannage et la maintenance.
Topologie BMS modulaire
Pour ce type de BMS, le système est divisé en modules dupliqués, chacun connecté à une partie assignée de la pile de batteries.
Un module BMS principal peut superviser les sous-modules, surveiller leur état et communiquer avec d'autres équipements. Cette modularité dupliquée simplifie le dépannage, la maintenance et l'extension à des packs de batteries plus grands.
Cependant, cette approche augmente légèrement les coûts globaux et peut entraîner une duplication de fonctionnalités inutilisées, selon l'application.
BMS primaire/subordonné
Semblable à la topologie modulaire, dans ce cas, les esclaves relaient principalement les informations de mesure, tandis que le maître gère le calcul, le contrôle et la communication externe.
La fonctionnalité esclave est plus simple, réduisant potentiellement les coûts en raison de moins de frais généraux et de moins de fonctionnalités inutilisées, comme avec les types modulaires.
Architecture GTB distribuée
Les conceptions BMS distribuées diffèrent des autres topologies.
Ils intègrent tout le matériel électronique sur une carte de contrôle placée directement sur la cellule ou le module surveillé. Cela réduit le câblage à quelques fils de capteurs et de communication entre les modules BMS. Chaque BMS est plus autonome et gère les calculs et les communications selon les besoins.
Cependant, cette forme intégrée peut rendre le dépannage et la maintenance plus difficiles, car le BMS réside à l'intérieur d'un module blindé.
Les coûts sont également plus élevés en raison du nombre accru d’unités BMS dans la batterie.
Quelle est la fonction d’un système de gestion de batterie ?
Le système de gestion de la batterie surveille et gère les paramètres des cellules de la batterie, mesurant le courant, la tension et la température en fonction des demandes du système. Il équilibre les cellules et calcule l’état de charge (SoC) et l’état de santé (SoH) de la batterie.
Le BMS évite les surtensions, les surchauffes et autres risques en contrôlant les processus de charge et de décharge. Il est essentiel pour garantir la sécurité de la batterie et de l’utilisateur.
La fonction de communication transmet des signaux entre les composants internes du BMS et les appareils externes. Un BMS peut afficher des données sur des tableaux de bord ou des interfaces homme-machine (IHM). Les connexions avec les chargeurs, intégrés ou séparés, peuvent être filaires ou sans fil.
Pourquoi un système de gestion de batterie est important pour les batteries lithium-ion
Les batteries lithium-ion contiennent un électrolyte liquide inflammable, elles doivent donc fonctionner de manière optimale et dans les limites de sécurité pour éviter les incendies.
Comment fonctionne un système de gestion de batterie ?
Le système de gestion de la batterie, connecté à des capteurs, surveille la tension, le courant et la température de chaque cellule. Il analyse les données pour garantir que les cellules fonctionnent selon les paramètres définis et prend des mesures pour résoudre les problèmes.
Le BMS contrôle le système de refroidissement pour abaisser la température de la batterie en cas de surchauffe des cellules. Il équilibre également les cellules en transférant de l'énergie entre elles pour maintenir des tensions égales.
Le BMS enregistre des données pour évaluer l'énergie entrant et sortant de la batterie ainsi que son état de santé général. Les batteries lithium-ion utilisent ces données pour détecter quand la batterie est déchargée, puis s'éteignent. C’est pourquoi elles ne présentent pas les mêmes signes d’extinction que les batteries au plomb, mais s’éteignent simplement.
Quels sont les avantages d’un système de gestion de batterie ?
Les avantages du BMS incluent :
- Sécurité fonctionnelle notamment pour les grands batteries lithium-ion, empêchant les incendies et les dommages
- Prolonger la durée de vie et la fiabilité de la batterie en gérant les cellules dans des limites de fonctionnement sûres
- Optimisation des performances et de l'autonomie de la batterie équilibrage cellulaire
- Fournir des diagnostics, une collecte de données et une communication sur l'état de la batterie
- Réduire les coûts globaux et les demandes de garantie en protégeant le système de batterie
Protections offertes par un système de gestion de batterie
Les protections d'un système de gestion de batterie sont les suivantes :
Sous et surtension
Le BMS protège les cellules de la batterie lithium-ion contre les dommages causés par une surcharge (la tension des cellules devient trop élevée) ou une décharge excessive (la tension des cellules devient trop basse). Il évite les situations de sous-tension et de surtension qui pourraient endommager la batterie.
Températures extrêmes
La sécurité et la stabilité des batteries lithium-ion dépendent du contrôle de la température. Le dépassement des limites critiques peut entraîner emballement thermique et les incendies inextinguibles.
Le BMS surveille la température, contrôle les ventilateurs de refroidissement et peut arrêter les cellules pour maintenir des conditions appropriées.
Protection contre les shorts
Un emballement thermique peut également se produire en raison de courts-circuits internes et externes.
Par conséquent, la protection contre les courts-circuits est un élément essentiel d’un système de gestion de batterie.
Système de gestion de batterie intégré Holo Battery
Holo Battery propose des options BMS personnalisées pour se protéger contre les causes courantes de défaillance de la batterie telles que les courts-circuits, les courants élevés, les températures extrêmes et les problèmes de tension.
Nos BMS sont disponibles en différentes tailles pour s'adapter à votre configuration, ils optimisent la durée de vie de la batterie et fournissent des données de performances.
Qu'il s'agisse d'alimenter de petits appareils ou de grands systèmes énergétiques, nous proposons des solutions BMS fiables et conviviales.
Conclusion
Les batteries lithium-ion offrent de nombreux avantages, mais nécessitent une surveillance, une gestion et un équilibrage pour garantir une sécurité et une longévité optimale. Le système de gestion de la batterie est essentiel : il permet aux batteries de fonctionner de manière sûre et efficace afin que vous puissiez les utiliser en toute confiance.
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