Batterie au lithium : système de gestion de batterie (BMS) expliqué
Les batteries au lithium sont très utiles et de nombreux produits que nous utilisons quotidiennement sont alimentés par elles, comme les voiturettes de golf, les roues motrices, les moteurs de pêche à la traîne, les camping-cars, etc. Cependant, il est difficile de gérer la batterie en raison de sa conception complexe. Et ses performances se dégraderont avec une utilisation fréquente. Un système de gestion de batterie (BMS) peut aider dans cette situation. Dans ce blog, nous présenterons les connaissances de base que vous devez connaître sur le BMS.
Qu'est-ce qu'un système de gestion de batterie (BMS) ?
BMS est l'abréviation de Battery Management System. Il s'agit d'un dispositif de gestion de batterie principalement utilisé pour surveiller, protéger et gérer le système de batterie. Il contribue à améliorer la sécurité et l'efficacité de la batterie en régulant plusieurs facteurs tels que la tension, la température actuelle et l'état de charge. Le BMS est composé de nombreux composants (capteur, circuit de contrôle, microcontrôleur, interface de communication) qui fonctionnent ensemble pour contrôler les performances de la batterie.
(1) Microcontrôleur
L'unité centrale de traitement de BMS. Il collecte les données de nombreux capteurs, puis le programme de contrôle interne utilise ces données pour faire fonctionner la batterie.
(2) Capteurs
Les capteurs surveillent la plupart des caractéristiques de la batterie, notamment la tension, le courant, la température et l'état de charge.
(3) Commutateurs
Les coupe-batteries sont utilisés pour couper toute l’alimentation d’un groupe de batteries et des charges connectées. Ils peuvent être utilisés en cas de dysfonctionnement ou d’arrêt d’urgence.
(4) Équilibreur de cellules
Un équilibreur de cellules aide à équilibrer la charge et la décharge de chaque cellule de la batterie, ce qui peut prolonger la durée de vie de la batterie et maintenir la batterie en bon état.
(5) Interface de communication (tous les BMS n'en ont pas)
Le BMS peut communiquer avec d'autres appareils via des interfaces de communication, notamment l'ordinateur de bord de la voiture. Cette interface peut fournir des données de diagnostic importantes sur l'état et la fonctionnalité de la batterie.
(1) Surveillez la batterie
Un BMS peut surveiller l'état de la batterie et déclencher l'arrêt du module d'alimentation si les données sont hors de portée. La surveillance de la tension de chaque cellule est essentielle à la santé de la batterie, et le BMS de la batterie lithium-ion fournit généralement à chaque cellule une fenêtre de tension de fonctionnement lors de la charge et de la décharge pour éviter la dégradation de la batterie. Parce que les cellules de la batterie au lithium sont très sensibles à la surcharge et à la décharge excessive, et le déséquilibre des cellules peut entraîner un emballement thermique et une dégradation des cellules. Cela diminuera l'efficacité et raccourcira la durée de vie de la batterie. La tension de fonctionnement des cellules de batterie est comprise entre 2,5 V et 4,2 V selon la chimie du lithium utilisée. Faire fonctionner la batterie au-delà de cette plage entraînera une réduction significative de la durée de vie de la batterie et pourrait même l'endommager.
Un système de gestion de batterie (BMS) peut surveiller et contrôler le processus de charge et de décharge pour garantir que la batterie reste dans sa plage de fonctionnement sûre.
BMS estime le SOC de la batterie sur la base de mesures de tension et de courant. Cela permet au BMS de prédire quand la batterie a atteint sa limite de courant et une fois que la tension de la batterie est supérieure/inférieure à la limite de sécurité, le BMS limitera le courant de décharge ou mettra fin à la décharge.
Protection contre les surtensions/Protection contre les sous-tensions :
Le BMS empêche les surtensions/sous-tensions en limitant le courant de charge ou en arrêtant le processus de charge. Lorsque la tension de la batterie est supérieure/inférieure à la tension de sécurité, le BMS arrête le circuit de charge pour éviter d'endommager la batterie.
Protection contre la température
Une surcharge et une décharge excessive peuvent entraîner une augmentation de la température de la batterie, voire un emballement thermique. BMS aide à réduire ce risque en surveillant la température de la batterie et en prenant des mesures lorsque la température dépasse sa plage de fonctionnement sûre.
(3) Protection contre les courts-circuits
Le système de gestion de la batterie (BMS) surveille en permanence la tension, le courant et d'autres paramètres pour éviter les courts-circuits. Un câblage défectueux provoquera un court-circuit qui présente un risque important à la fois pour la batterie et pour l'appareil connecté. Et BMS peut protéger la batterie contre les courts-circuits.
(4) Équilibrez la batterie
Contrairement au plomb, la tension d’une batterie au lithium complètement chargée augmente rapidement. S'il n'est pas contrôlé à temps, cela peut entraîner une dégradation de la batterie. Il y aura une grande différence de performance entre les cellules de la batterie, ce qui peut provoquer un dysfonctionnement dans la plage de tension de sécurité.
CONSEILS : Cohérence des cellules de la batterie (état de charge SOC)
Une bonne batterie doit ressembler à un carré soigné dans un défilé, gardant le même rythme à mesure qu’elle avance. Par exemple, pendant le processus de charge, la charge d'autres éléments de batterie dans le même bloc de batterie doit être arrêtée immédiatement une fois qu'un élément de batterie est complètement chargé (atteint 100 % de sa capacité). Sinon, la batterie sera surchargée et causera des dommages irréversibles.
Rappel doux
Bien que le BMS soit conçu pour assurer le bon fonctionnement de la batterie, un entretien de routine est néanmoins nécessaire pour prolonger sa durée de vie. Veuillez garder la batterie sèche et propre, éviter également les températures élevées et ne pas surcharger ou décharger.