Système de Gestion de Batterie (BMS) : Tout ce qu’il vous faut savoir à propos du contrôle de batteries

Les batteries peuvent avoir plusieurs utilités, qu’il s’agisse du stockage d'énergie solaire, pour une voiture électrique ou pour des appareils électriques. Le phénomène de stockage de l'énergie électrique dans la batterie, puis de sa consommation, reste inchangé. Mais pour que ce processus se déroule de manière fluide, il faut un système de gestion de la batterie contrôlant efficacement le flux de courant. Un système de gestion de la batterie est donc une technologie intelligente, généralement un logiciel avec du matériel supplémentaire, permettant à la batterie de fonctionner de manière sûre, efficace et durable. Mais pourquoi un système de gestion de batterie (BMS) est-il si important et indispensable ? 

Définition : Qu'est-ce qu'un Système de Gestion de Batterie (BMS) ?

Un système de gestion de batterie, en général abrégé BMS, peut être assimilé dans le cas de l’homme, à son système nerveux central. Le système de gestion de batterie (BMS pour les batteries) est une unité de commande électronique responsable de la commande, de la surveillance et de l'optimisation pendant le fonctionnement de la batterie. Sans BMS, le fonctionnement d'une batterie serait non seulement inefficace, mais aussi peu sûr en termes de surcharge, de surchauffe et, dans le pire des cas, d'explosion. De plus, la durée de vie et les cycles de charge d'une batterie sans BMS seraient considérablement réduits. Un BMS est utilisé dans pratiquement toutes les batteries, comme dans les véhicules électriques, les Systèmes de stockage de l’énergie, les appareils portables et les applications industrielles.

Quelles sont les fonctions d'un Système de Gestion de Batterie (BMS) ?

Un Système de Gestion de Batterie a généralement une multitude de tâches et d'objectifs qui s'étendent aux domaines les plus divers, mais visent toujours un fonctionnement efficace et sûr.

• ● Surveillance des cellules de la batterie : Le BMS mesure à tout moment la tension, le courant et la température de chaque cellule de la batterie. Cela permet de s’assurer que toutes les valeurs restent dans les limites autorisées et que la sécurité n’est pas remise en cause. En cas d'écart de ces valeurs, le BMS peut réagir et prendre des mesures correctives en conséquence.
• ● Contrôle de la charge et de la décharge : Le BMS ne se contente pas de contrôler, mais commande également le processus de charge et de décharge. Cela permet d'éviter la surcharge ou la décharge extrême des cellules de la batterie et d'adapter la charge de façon optimale à l'utilisation. Une charge et une décharge sous contrôle prolongent la durée de vie de la batterie et assurent la sécurité.
• ● Équilibrage des cellules (ou balancing) : Une batterie comprend plusieurs cellules. Ces différentes cellules d'un pack de batteries présentent généralement des capacités et des états de charge différents. Ces états doivent être équilibrés. Le BMS s'en charge et assure l'équilibrage des tensions des cellules afin qu’elles soient toutes chargées et déchargées uniformément.
• ● Gestion de la température : C’est bien connu qu’une batterie chauffe aussi bien pendant la charge que pendant la décharge. Le BMS surveille la température de la batterie (plage de fonctionnement : -40 °C à +85 °C) et active si nécessaire des systèmes de refroidissement ou de chauffage afin de maintenir la batterie dans des conditions de température optimales. Cela permet d'éviter la surchauffe et de garantir l'efficacité et la performance.
• ● Fonctions de sécurité : Les risques de sécurité existent partout où il y’a du courant, comme les risques d'électrocution ou d'incendie. Le BMS détecte les erreurs, comme les courts-circuits, et peut alors prendre les mesures de protection appropriées. Il s'agit par exemple de déconnecter la batterie du système afin d'éviter tout dommage.
• ● Evaluations et communication des données : Le BMS sert également d'interface pour la communication avec d'autres systèmes. Qu'il s'agisse de l'unité de commande du véhicule ou des chargeurs, le BMS d'une batterie permet de transmettre des données sur l'état de la batterie, l'état de charge, la capacité restante et les éventuels états d'erreur.

Le batterie Zendure AB2000S sont équipées d'un système de gestion de batterie (BMS) ultramoderne qui surveille et optimise en permanence les performances de la batterie. Ce système intelligent garantit un fonctionnement sûr et stable en prévenant les problèmes potentiels tels que la surchauffe, la surintensité, les courts-circuits, les surtensions et les surcharges.

 

 

• ● Avec système intégré d'extinction d'incendie par aérosol ;
• ● La technologie intelligente Anti-Thermal-Runaway empêche les incidents de surchauffe ;
• ● La technologie Batterie-Balancing, évitant la surcharge et la décharge excessive ;
• ● Système avancé de gestion de la batterie ;
• ● La technologie innovante d'auto-chauffage de la batterie permet de charger par -20°C en hiver.

Composants matériels d'un système de gestion de batterie :

Le système de gestion de batterie se compose à la fois d’une partie logicielle et d’une partie matérielle. Là où la partie logicielle est variable et peut être adaptée en permanence, le matériel fait partie intégrante d'une batterie et ne peut pas être remplacé facilement. Les composants matériels et capteurs suivants font généralement partie intégrante d'un BMS :

• ● Capteurs de tension et de courant : les capteurs mesurent la tension et le courant dans les cellules afin de déterminer l'état de fonctionnement actuel.
• ● Capteurs de température : ils servent à surveiller la température afin d'éviter la surchauffe et les dommages qui en résultent.
• ● Microcontrôleur : Comparable au cerveau du BMS. C'est là que toutes les données sont collectées, analysées et que les ordres de commande correspondants sont émis.
• ● Interfaces de communication : Elles permettent au BMS de communiquer avec des systèmes externes, comme le chargeur ou le système de commande du véhicule. Des informations sont échangées par ce biais afin de coordonner le fonctionnement.

Pourquoi a-t-on besoin d'un BMS ?

Le rôle d'un système de gestion de la batterie (BMS) découle déjà des tâches mentionnées ci-dessus. L'accent est mis sur la sécurité, la prolongation de la durée de vie de la batterie, l'optimisation des performances et de l'efficacité ainsi que sur la surveillance et la communication ainsi que la transmission des données.

Sécurité

Pour ce qui est de la sécurité, le BMS empêche les surcharges et les décharges profondes. Les cellules lithium-ion, en particulier, sont très sensibles aux surcharges et aux décharges profondes. Sans BMS, une surcharge pourrait entraîner une surchauffe, un incendie ou même une explosion.

Les courts-circuits dus à des dysfonctionnements peuvent ainsi être évités.

Prolongation de la durée de vie

En équilibrant les cellules, le BMS assure une charge et une décharge régulières. Les cellules vieillissent ainsi plus lentement, ce qui prolonge la durée de vie de la batterie. Une gestion intelligente du processus de charge permet également d'influencer positivement le nombre de cycles de charge possibles.

Optimisation des performances

Le système de gestion de la batterie optimise l'utilisation de la batterie en veillant à ce que sa capacité maximale soit utilisée efficacement. Si la batterie est toujours dans un état optimal, non seulement la capacité maximale est disponible, mais aussi la performance en ce qui concerne le processus de charge ou de décharge.

Diagnostic

Grâce à la surveillance continue et au diagnostic en temps réel de la batterie, les erreurs sont détectées et diagnostiquées à temps. Les défauts des cellules ou les évolutions anormales de la température peuvent être rapidement détectés et des contre-mesures appropriées peuvent être prises.

Intégration dans d'autres systèmes

Le BMS peut transmettre des informations sur l'état de sa propre batterie à d'autres systèmes, par exemple au système de gestion de l'énergie d'un véhicule électrique ou à des chargeurs externes.

Exemples - Où trouve-t-on un BMS?

En principe, un système de gestion de la batterie est intégré dans tous les appareils électriques fonctionnant avec une batterie ou un accumulateur comme un smartphone, une voiture électrique ou même une installation solaire.

Véhicules électriques

Les véhicules électriques utilisent souvent de grandes batteries avec de nombreuses cellules. Un BMS surveille et contrôle ce système. Sans BMS, la batterie pourrait vieillir plus rapidement, l'autonomie du véhicule pourrait diminuer et la sécurité pourrait être compromise. Un BMS est également présent dans les vélos ou les scooters électriques.

Production d'énergie renouvelable

Les batteries et les accumulateurs sont également souvent utilisés avec les installations solaires et les éoliennes dans la production d'énergies renouvelables, afin de stocker l'énergie excédentaire non utilisée. Un BMS ici est crucial pour protéger la batterie des surcharges dues aux fortes variations des flux d'énergie et pour gérer efficacement l'électricité. De plus, le système de gestion de la batterie assure une décharge régulière des cellules de la batterie, ce qui aide à prolonger sa durée de vie.

Bon à savoir : Tous les accumulateurs d'énergie de Zendure disposent d'un système de gestion de batterie intelligent pour contrôler et surveiller les flux d'énergie.

Appareils portables du quotidien

Les smartphones, ordinateurs portables, tablettes et montres intelligentes ont besoin de petites batteries légères et sûres, avec une longue durée de fonctionnement. Pour ces appareils, un BMS veille à ce que la batterie reste sûre, même en cas d'utilisation intensive, et à ce que la capacité soit utilisée au mieux.

Applications industrielles

Ici, les batteries sont souvent utilisées pour l'alimentation sans interruption des machines ou des robots. Un BMS dans ce contexte est nécessaire pour protéger contre les conditions extrêmes. Il surveille l'état des batteries et les optimise afin de minimiser les pannes et de réduire les coûts d'exploitation.

Aéronautique et aérospatiale

Ce n'est pas évident, mais dans l'aéronautique et l'aérospatiale, où la fiabilité des batteries est vitale, un BMS garantit le fonctionnement fiable des batteries dans des conditions extrêmes, telles que les fortes variations de température et les vibrations. Dans ce domaine, une panne peut entraîner des conséquences mortelles, c'est pourquoi la surveillance et le contrôle par un BMS sont indispensables. Outre les drones, les satellites et les appareils volants, les combinaisons spatiales peuvent également être équipées de batteries.

Appareils médicaux

Les moniteurs cardiaques portables ou les défibrillateurs font partie des appareils médicaux typiques équipés d'une batterie et nécessitent donc également un système de gestion des batteries, car la fiabilité et la sécurité sont indispensables pour ces appareils. Un BMS permet de s'assurer que les batteries sont toujours dans un état optimal pour fonctionner de manière fiable en cas d'urgence.

Comment fonctionne une batterie ?

Un accumulateur ou une batterie transforme l'énergie chimique en énergie électrique en déplaçant des électrons entre deux électrodes - l'anode et la cathode - dans le cadre d'un processus contrôlé. L'anode est l'électrode négative qui libère des électrons, tandis que la cathode, l'électrode positive, les absorbe. Entre ces deux électrodes se trouve un électrolyte (substance) qui transporte les ions entre l'anode et la cathode. Un séparateur maintient alors les deux électrodes durablement séparées l'une de l'autre afin d'éviter un court-circuit et ne laisse passer que les ions.

Décharge

Lorsqu'une batterie est déchargée, les électrons circulent de l'anode à la cathode à travers un circuit électrique externe, qui fait par exemple briller une lampe. Pendant ce temps, les ions à l'intérieur de la batterie se déplacent à travers l'électrolyte afin de maintenir l'équilibre chimique. Ce processus libère l'énergie stockée dans la batterie, qui peut alors être utilisée par exemple par un smartphone ou un moteur électrique.

Recharge

Lorsqu'une batterie est rechargée, c’est le processus inverse qui se produit. L'énergie électrique externe utilisée pour le stockage est utilisée pour inverser la réaction chimique dans la batterie. Celle-ci est alors à nouveau prête à stocker et à libérer de l'énergie.

Conclusion : un système de gestion de batterie est indispensable

L’usage d’un système de gestion de batterie (BMS) semble donc indispensable pour garantir la sécurité, l'efficacité et la durée de vie des batteries. Ce système, composé d’une partie matérielle et d’une autre logicielle, surveille en permanence l'état de chaque cellule de la batterie, prévient les dangers tels que la surcharge et la surchauffe et assure une charge et une décharge optimales.

Sans BMS dans les batteries, celles-ci vieilliraient plus rapidement, fonctionneraient de manière inefficace ou présenteraient même des risques pour la sécurité. Dans le monde d'aujourd'hui, où les batteries jouent déjà un rôle central et croissant dans des domaines tels que la mobilité électrique, les énergies renouvelables et l'électronique portable, un BMS est essentiel. C'est la seule façon de maximiser et surtout de garantir les performances et la fiabilité.