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"Qu'est-ce qu'un BMS LiFePO4 ?
Il est probable que vous ayez lu ou entendu le terme BMS à plusieurs reprises lorsque vous vous êtes renseigné sur les batteries LiFePO4.
En effet, le système de gestion de la batterie (BMS) est un élément essentiel de toute batterie lithium-ion.
Bien que les batteries lithium-ion - en particulier les batteries LiFePO4 - soient un choix populaire pour les systèmes de stockage d'énergie, elles peuvent être dangereuses si elles ne sont pas manipulées correctement. C'est pourquoi il est essentiel d'utiliser le bon BMS dans votre batterie.
Cet article vous présentera les BMS LiFePO4 et vous expliquera ce qu'ils font. Nous verrons comment ils fonctionnent et comment choisir le bon BMS LiFePO4 pour votre batterie.
Qu'est-ce qu'un BMS LiFePO4 ?
Un BMS fait partie intégrante de tout système de batterie lithium-ion - il est chargé de maintenir les cellules du bloc-batterie en bonne santé et de les faire fonctionner de manière optimale.
Chaque batterie a une plage spécifiée de tension, de courant et de température dans laquelle elle peut fonctionner en toute sécurité. Si un ou plusieurs de ces paramètres s'écartent considérablement de la plage spécifiée, votre batterie peut être endommagée de manière permanente (en raison de la dégradation de ses composants) et même présenter des risques pour la sécurité.
La plupart des batteries sont équipées d'un BMS intégré pour éviter cela.
Mais comment un BMS vous empêche-t-il d'endommager votre batterie ?
Un BMS LiFePO4 contrôle les processus de décharge et de charge des batteries LiFePO4. Si un problème survient au cours de ces processus, la protection du BMS entre immédiatement en action et ajuste les paramètres de charge ou coupe entièrement le flux d'énergie en provenance et à destination du bloc-batterie.
En outre, un BMS surveille les cellules de la batterie et s'assure qu'elles fonctionnent toutes ensemble correctement. Il mesure également des paramètres tels que la tension, le courant et la température pour s'assurer que la batterie est saine et sûre.
De cette façon, un BMS permet d'éviter que votre batterie ne se détériore :
- Surcharge
- Surtension
- Surintensité
- Surchauffe
- Déséquilibre cellulaire
- Cycle de vie plus court
En outre, un BMS optimise la capacité et les performances globales de votre batterie lors de chaque processus de charge/décharge. Ainsi, vous pouvez tirer le meilleur parti de votre batterie LiFePO4 en termes de performances et de durée de vie.
Fonctions principales du BMS LiFePO4
- Conditions de fonctionnement du contrôle
Mesure les signaux de tension, de courant et de température et contrôle ces paramètres afin d'équilibrer les cellules et d'éviter d'endommager la batterie.
- Effectuer un diagnostic
Surveille les variations de cellule à cellule au fil du temps ; diagnostique les erreurs, détecte les risques de sécurité et envoie des signaux d'alerte au conducteur (qui peut alors prendre les mesures appropriées pour éviter ce risque de sécurité).
- Collecter et stocker des données
Enregistre les signaux de la batterie et des cellules individuelles ; stocke les données relatives à l'historique du cycle de vie de la batterie.
- Paramètres d'estimation
Détermine les niveaux des cellules et du pack, tels que l'état de charge (SOC) et l'état de santé (SOH) ; communique avec les contrôleurs pour l'équilibrage des cellules.
Types de BMS LiFePO4
Vous pouvez trouver un BMS LiFePO4 dans de nombreuses formes et tailles différentes, en fonction de la taille de votre batterie LiFePO4.
Certains sont simplement constitués d'une carte de circuit imprimé dont tous les composants électroniques sont exposés :
À l'inverse, certains sont livrés dans un boîtier qui protège le BMS des conditions extérieures. Ils peuvent être étanches, résistants à la poussière et au feu, etc.
En outre, certaines options sont dotées d'un module Bluetooth qui vous permet de contrôler et de surveiller votre batterie à l'aide d'une application sur votre téléphone.
Comment fonctionne un BMS LiFePO4 ?
Un BMS LiFePO4 se compose de plusieurs blocs fonctionnels matériels et logiciels programmés avec des fonctions qui protègent la batterie en surveillant et en contrôlant ses conditions de charge et de décharge.
Un bon système de gestion des bâtiments doit offrir une protection contre
- Surtension et sous-tension
- Surintensité et sous-courant
- Déséquilibre cellulaire
- Sur et sous température
Tension et courant de coupure
Les systèmes de gestion de la batterie sont dotés de transistors de coupure pilotés en courant et en tension qui peuvent couper l'alimentation du chargeur vers la batterie ou de la batterie vers la charge.
Ces transistors agissent comme des interrupteurs : lorsque le moniteur de tension de la cellule détecte une tension supérieure à celle que le système peut supporter, l'interrupteur est désactivé, protégeant ainsi la batterie contre les surtensions.
Il en va de même pour la sous-tension : lorsque le moniteur de tension détecte une tension inférieure à la tension minimale de charge ou de décharge, le transistor de coupure entre en action, empêchant cette tension de charge d'atteindre la batterie, ce qui évite d'endommager le bloc-batterie.
Équilibre cellulaire
Une autre fonction essentielle d'un BMS LiFePO4 est de s'assurer que toutes les cellules d'un pack sont correctement équilibrées.
Des cellules équilibrées signifient que si vous deviez mesurer la tension de chaque cellule individuellement, vous trouveriez la même valeur pour chaque cellule. Cela permet d'éviter que la batterie ne se charge/décharge de manière erratique.
Voici comment un BMS équilibre un pack de batteries : en modifiant le courant de charge pour une ou plusieurs cellules individuelles du pack, en le rendant différent du courant du pack, de l'une des manières suivantes :
L'élimination de la charge de la cellule la plus chargée fournit de l'espace pour le courant de charge supplémentaire afin d'éviter la surcharge et permet aux cellules moins chargées de recevoir plus de courant de charge.
Redirection du courant de charge (partiellement ou entièrement) vers les cellules les moins chargées, leur permettant de recevoir un courant de charge pendant une période prolongée jusqu'à ce que l'équilibre cellulaire soit atteint.
Contrôle de la température
Un capteur de température envoie le signal de température de la batterie à l'unité de surveillance du BMS. Si une température de charge ou de décharge potentiellement dangereuse est détectée, le BMS coupe automatiquement l'alimentation de la batterie, évitant ainsi tout risque de sécurité lié à une température trop élevée ou trop basse.
De nombreuses stratégies de protection sont programmées dans un BMS ; la plupart sont trop complexes pour être mentionnées. Cependant, elles ont toutes le même objectif : protéger la batterie contre toutes les conditions extrêmes possibles liées à la tension, au courant, à la température, au court-circuit, au déséquilibre des cellules, etc. L'utilisation d'un BMS permet de maximiser la durée de vie et les performances de la batterie.
Puis-je charger une batterie LiFePO4 sans BMS ?
Oui, vous pouvez charger une batterie LiFePO4 sans BMS. Cependant, cette pratique peut être dangereuse et n'est donc pas recommandée.
L'alimentation d'une batterie avec une tension ou un courant de charge supérieurs à ceux recommandés peut entraîner un emballement thermique et provoquer un incendie ou une explosion.
Pour éviter de graves problèmes de sécurité, si vous décidez de charger votre batterie LiFePO4 (ou toute autre batterie), vous devez au moins surveiller de près les conditions de charge telles que la tension, le courant et la température.
Vous pouvez utiliser des compteurs de tension et d'ampérage pour ce faire, ainsi qu'un capteur de température pour les éléments de votre batterie.
Vous saurez ainsi si votre batterie est sollicitée et pourrez adapter les conditions en conséquence.
De plus, en n'utilisant pas de BMS, vous affecterez négativement la durée de vie de votre batterie. Ainsi, elle ne durera pas aussi longtemps que si elle était équipée d'un BMS pour assurer des conditions de fonctionnement optimales.
Note importante : nous recommandons l'utilisation d'un BMS pour charger votre batterie LiFePO4. Si vous choisissez de ne pas le faire, vous devez au moins avoir de l'expérience dans la surveillance des systèmes électriques.
Comment choisir le bon BMS pour une batterie LiFePO4 ?
Bien que les batteries LiFePO4 offrent des avantages significatifs, elles peuvent être assez chères. C'est pourquoi vous envisagez peut-être de fabriquer votre propre batterie LiFePO4.
Si c'est le cas, l'utilisation d'un BMS adapté à votre batterie LiFePO4 est cruciale pour garantir un fonctionnement correct et sûr de votre pack de batteries.
Le choix du bon BMS LiFePO4 dépend fortement de la taille de votre système de batterie, en particulier de sa tension et de sa capacité nominales.
Pour mieux comprendre les conditions nécessaires au choix d'un BMS adapté à votre batterie LiFePO4, examinez d'abord quelques caractéristiques importantes de la batterie, telles que la tension, l'ampérage, la capacité et le coefficient C.
Tension
La tension est la différence de potentiel électrique entre deux points d'un circuit (l'unité de tension est le volt, V).
En d'autres termes, la tension est la force/pression avec laquelle le courant se déplace dans un circuit électrique.
Une batterie est un assemblage de plusieurs cellules. Le nombre de cellules (et leur composition chimique) d'une batterie détermine sa tension nominale.
Les cellules LiFePO4 individuelles ont une tension nominale de 3,2V. Ainsi, en connectant quatre cellules LiFePO4 en série, on obtient une batterie dont la tension nominale est de 12,8V.
Ampérage
L'ampérage est une mesure du flux de courant électrique. Il est parfois désigné par l'abréviation Amps. Il exprime le nombre d'électrons qui passent par un point donné d'un circuit à un moment donné. En d'autres termes, il s'agit de la vitesse à laquelle les électrons circulent dans un circuit.
Capacité de la batterie
La capacité d'une batterie est mesurée en ampères-heures (mAh pour les petites batteries). Elle indique la quantité totale de courant qu'une batterie peut fournir pendant une heure jusqu'à ce que sa tension tombe à une valeur spécifique pour chaque type de batterie (tension de coupure).
Taux C
Le taux C mesure la vitesse de décharge (ou de charge) d'une batterie par rapport à sa capacité nominale.
Un taux de 1C signifie que le courant de décharge déchargerait la totalité de la batterie en 1 heure. Par conséquent, pour une batterie d'une capacité de 100 Ah, un taux de 1C signifie qu'elle fournira 100A pendant une heure. Inversement, si son taux C est de 0,5C, elle fournira 50A pendant deux heures.
Réflexions finales
Le BMS est un composant essentiel des systèmes de batterie : il surveille les cellules de la batterie et s'assure qu'elles fonctionnent toutes ensemble correctement au sein du bloc-batterie.
Il mesure également les paramètres de charge et de décharge tels que la tension, le courant et la température pour s'assurer que votre batterie fonctionne correctement et en toute sécurité.
Si l'une des cellules commence à mal fonctionner, le BMS prend des mesures pour corriger le problème, ce qui peut aller jusqu'à l'arrêt complet du système de batterie.
C'est pourquoi le choix du bon BMS aura un impact significatif sur le cycle de vie et les performances globales de votre batterie.
Source : climatebiz.com Écrit par Ana Lejtman
