Un bloc-batterie, qui est un assemblage de cellules de batterie organisées électriquement dans une configuration matricielle rangée par colonne, est sous le contrôle d'un système de gestion de batterie (BMS), une technologie conçue pour fournir une plage ciblée de tension et de courant pendant une période donnée en fonction des scénarios de charge prévus.
Un BMS fournit souvent la supervision suivante :
- Prendre soin de la batterie
- Protéger les batteries
- Déterminer l'estimation de l'état de fonctionnement d'une batterie
- Améliorer continuellement les performances de la batterie
- Mise à jour des périphériques externes sur l'état opérationnel
Bien que le terme « batterie » dans ce contexte désigne l’ensemble du pack, les fonctions de surveillance et de contrôle sont plus particulièrement utilisées pour désigner des cellules individuelles ou des ensembles de cellules appelés modules dans l’assemblage global du pack de batteries.
Grâce à leur densité énergétique maximale, les cellules rechargeables lithium-ion sont le choix privilégié pour les batteries d'une vaste gamme de produits de consommation, des ordinateurs portables aux véhicules électriques. Malgré leurs excellentes performances, elles peuvent se révéler très sensibles à une utilisation hors de leur zone de fonctionnement sûre (SOA), avec des conséquences allant d'une simple dégradation des performances à des dommages graves.
Comment fonctionne le système de gestion de batterie ?
La description du poste de responsable du système de gestion de batterie est sans aucun doute difficile, et sa complexité générale ainsi que son champ de surveillance peuvent toucher à une variété de disciplines, notamment l'électricité, le numérique, le contrôle, la thermique et l'hydraulique.
Il n'existe pas de normes prédéterminées ou spécifiques à respecter pour les systèmes de gestion de batterie. L'étendue de la conception technologique et les fonctionnalités réellement utilisées sont généralement liées à :
- Le prix, la complexité et la taille de la batterie
- Utilisation de la batterie et problèmes de sécurité, de durabilité et de garantie
- Exigences de certification émanant de diverses législations gouvernementales, selon lesquelles le non-respect des mesures de sécurité fonctionnelle acceptables peut entraîner de graves conséquences financières.
La gestion de la protection et de la capacité des batteries est un élément crucial de la conception d'un système de gestion de batterie (BMS). Nous allons ici détailler leur fonctionnement. La protection électrique, qui empêche les dommages causés à la batterie par une utilisation hors de sa plage de fonctionnement optimale (SOA) , et la protection thermique, qui comprend la régulation passive et/ou active de la température pour maintenir ou ramener la batterie dans sa SOA, constituent les deux principaux axes de la gestion de la protection des batteries.
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Qu'est-ce que la gestion de charge dans un BMS ?
L'un des principaux avantages d'un BMS en termes de performances est incontestablement l'optimisation de la capacité du bloc-batterie. Un bloc-batterie peut devenir inutilisable si cet entretien est négligé. Un « empilement » de cellules n'est pas totalement homogène et présente intrinsèquement des taux de fuite ou d'autodécharge variables, ce qui est à l'origine du problème.
Les fuites sont une caractéristique chimique de la batterie plutôt qu'un défaut de fabrication . Cependant, statistiquement, de légères différences dans le processus de fabrication peuvent les influencer. Un pack de batteries peut initialement contenir des cellules bien appariées, mais avec le temps, leur ressemblance diminue encore, non seulement à cause de l'autodécharge, mais aussi à cause des cycles de charge/décharge, des températures élevées et du vieillissement normal.
