Un système de gestion de batteries (BMS) est un outil performant pour prolonger la durée de vie des batteries d'un système solaire. Il contribue également à garantir leur sécurité et leur fiabilité. Vous trouverez ci-dessous une explication détaillée du fonctionnement d'un système BMS et des avantages qu'il offre aux utilisateurs.
Fonctionnement d'un système de gestion technique du bâtiment (GTB)
Un système de gestion de batterie (BMS) pour batteries au lithium utilise un ordinateur spécialisé et des capteurs pour réguler le fonctionnement de la batterie. Les capteurs mesurent la température, le courant de charge, la capacité de la batterie, etc. Un ordinateur embarqué dans le système BMS effectue ensuite des calculs pour réguler la charge et la décharge de la batterie. Son objectif est d'améliorer la durée de vie du système de stockage d'énergie solaire tout en garantissant son fonctionnement sûr et fiable.
Les composants d'un système de gestion de batterie
Un système de gestion de batterie (BMS) comprend plusieurs composants clés qui fonctionnent ensemble pour optimiser les performances de la batterie. Ces composants sont :
Chargeur de batterie
Un chargeur alimente la batterie avec la tension et le débit appropriés pour garantir une charge optimale.
Moniteur de batterie
Le moniteur de batterie est un ensemble de capteurs qui surveillent l'état des batteries et d'autres informations cruciales comme l'état de charge et la température.
Contrôleur de batterie
Le contrôleur gère la charge et la décharge de la batterie. Il assure une circulation optimale de l'énergie à l'entrée et à la sortie de la batterie.
Connecteurs
Ces connecteurs relient le système de gestion de batterie (BMS), les batteries, l'onduleur et le panneau solaire. Ils garantissent que le BMS a accès à toutes les informations provenant du système solaire.
Caractéristiques d'un système de gestion de batterie BMS
Chaque système de gestion de batterie (BMS) pour batteries au lithium possède des caractéristiques uniques. Cependant, ses deux fonctions les plus importantes sont la protection et la gestion de la capacité de la batterie. La protection de la batterie est assurée par une protection électrique et thermique.
La protection électrique implique l'arrêt du système de gestion de la batterie en cas de dépassement de la zone de fonctionnement sécuritaire (SOA). La protection thermique peut être une régulation de température active ou passive afin de maintenir la batterie dans sa SOA.
Concernant la gestion de la capacité des batteries, le BMS des batteries au lithium est conçu pour optimiser cette capacité. Sans gestion de capacité, une batterie finira par devenir inutilisable.
La gestion de la capacité est essentielle car chaque batterie d'un pack présente des performances légèrement différentes. Ces différences se manifestent principalement au niveau des fuites. À l'état neuf, un pack de batteries peut offrir des performances optimales. Cependant, avec le temps, les écarts de performance entre les cellules s'accentuent, ce qui peut entraîner une dégradation des performances et, par conséquent, des conditions de fonctionnement dangereuses pour l'ensemble du pack.
En résumé, le système de gestion de batterie (BMS) décharge les cellules les plus chargées, évitant ainsi la surcharge. Il permet également aux cellules les moins chargées de recevoir un courant de charge plus important.
Un système de gestion de batterie (BMS) pour batteries au lithium redirige également une partie, voire la quasi-totalité, du courant de charge autour des cellules chargées. Par conséquent, les cellules les moins chargées reçoivent du courant de charge pendant une période plus longue.
Sans système de gestion de batterie (BMS), les cellules qui se chargent en premier continueraient à se charger, ce qui pourrait entraîner une surchauffe. Bien que les batteries au lithium offrent d'excellentes performances, elles présentent un problème de surchauffe en cas de courant excessif. La surchauffe d'une batterie au lithium dégrade fortement ses performances et, dans le pire des cas, peut conduire à la défaillance de l'ensemble de la batterie.
Types de BMS pour batteries au lithium
Les systèmes de gestion de batterie peuvent être simples ou très complexes selon les cas d'utilisation et les technologies. Cependant, tous visent à assurer la protection de la batterie. Les catégories les plus courantes sont :
Systèmes de gestion technique du bâtiment centralisés
Un système de gestion de batterie (BMS) centralisé pour batteries au lithium utilise un seul BMS pour l'ensemble du pack. Toutes les batteries sont connectées directement au BMS. Le principal avantage de ce système réside dans sa compacité. De plus, il est plus abordable.
Son principal inconvénient réside dans le grand nombre de ports nécessaires au raccordement des batteries à l'unité BMS, puisque toutes les batteries sont directement connectées à cette dernière. Il en résulte un important réseau de câbles et de connecteurs, ce qui peut compliquer la maintenance et le dépannage d'un pack de batteries de grande capacité.
Système de gestion de batterie modulaire pour batteries au lithium
À l'instar d'un système de gestion de batterie centralisé, le système modulaire est connecté à une partie dédiée de la batterie. Les modules BMS sont parfois reliés à un module principal qui supervise leurs performances. Le principal avantage réside dans la simplification du dépannage et de la maintenance. En revanche, un système de gestion de batterie modulaire est plus coûteux.
Systèmes de gestion technique du bâtiment actifs
Un système de gestion de batterie (BMS) actif surveille la tension, le courant et la capacité de la batterie. Il utilise ces informations pour contrôler la charge et la décharge du système afin de garantir un fonctionnement sûr et optimal de la batterie.
Systèmes de gestion technique du bâtiment passifs
Un système de gestion de batterie passif pour batteries au lithium ne surveille ni le courant ni la tension. Il utilise plutôt une simple minuterie pour réguler la vitesse de charge et de décharge de la batterie. Bien que moins efficace, ce système est beaucoup moins coûteux à l'achat.
Les avantages de l'utilisation d'un système de gestion de batterie BMS
Un système de stockage d'énergie par batteries peut comprendre de quelques batteries au lithium à plusieurs centaines. Un tel système peut présenter une tension nominale allant jusqu'à 800 V et un courant de 300 A ou plus.
Une mauvaise gestion d'un tel pack haute tension pourrait entraîner des catastrophes graves. C'est pourquoi l'installation d'un système de gestion de batterie (BMS) est essentielle pour un fonctionnement sûr. Les principaux avantages d'un BMS pour les batteries au lithium sont les suivants :
Fonctionnement sûr
Il est essentiel de garantir le bon fonctionnement des batteries de taille moyenne ou importante. Cependant, même de petits appareils comme les téléphones peuvent prendre feu en l'absence d'un système de gestion de batterie adéquat.
Fiabilité et durée de vie améliorées
Un système de gestion de batterie garantit que les cellules du pack batterie fonctionnent dans des conditions optimales. Ainsi, les batteries sont protégées contre les cycles de charge et de décharge excessifs, ce qui assure un système solaire fiable et performant pendant de nombreuses années.
Grande autonomie et performances
Un système de gestion de batterie (BMS) permet de gérer la capacité des éléments individuels de la batterie. Il garantit une capacité optimale de cette dernière. Un BMS prend en compte les variations d'autodécharge, de température et d'usure générale, qui pourraient rendre une batterie inutilisable si elles n'étaient pas maîtrisées.
Diagnostic et communication externe
Un système de gestion de batterie (BMS) permet une surveillance continue et en temps réel d'une batterie. En fonction de l'utilisation actuelle, il fournit des estimations fiables de l'état de la batterie et de sa durée de vie restante. Les informations de diagnostic fournies permettent également de détecter rapidement tout problème majeur avant qu'il ne devienne critique. D'un point de vue financier, il contribue à une planification optimale du remplacement de la batterie.
Réduction des coûts à long terme
Un système de gestion de batterie (BMS) représente un investissement initial important, qui s'ajoute au coût déjà élevé d'une nouvelle batterie. Cependant, la surveillance et la protection qu'il offre permettent de réduire les coûts à long terme.
Résumé
Un système de gestion de batterie (BMS) est un outil puissant et efficace qui permet aux propriétaires de systèmes solaires de comprendre le fonctionnement de leur parc de batteries. Il contribue également à optimiser leurs dépenses tout en améliorant la sécurité, la durée de vie et la fiabilité de leur batterie. Ainsi, les propriétaires d'un BMS pour batteries au lithium bénéficient d'un retour sur investissement maximal.
