Un système de gestion de batterie BMS est un outil puissant pour améliorer la durée de vie des batteries d'un système solaire. Il garantit également la sécurité et la fiabilité des batteries. Vous trouverez ci-dessous une explication détaillée d'un système BMS et de ses avantages pour les utilisateurs.
Comment fonctionne un système BMS
Un BMS pour batteries au lithium utilise un ordinateur spécialisé et des capteurs pour réguler le fonctionnement de la batterie. Les capteurs testent la température, le taux de charge, la capacité de la batterie, etc. Un ordinateur embarqué dans le BMS effectue ensuite des calculs qui régulent la charge et la décharge de la batterie. Son objectif est d'améliorer la durée de vie du système de stockage 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 interagissent pour optimiser les performances du bloc-batterie. Ces composants sont :
Chargeur de batterie
Un chargeur alimente la batterie à la tension et au 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 garantit une alimentation optimale de la batterie.
Connecteurs
Ces connecteurs relient le système BMS, les batteries, l'onduleur et le panneau solaire. Ils garantissent l'accès du BMS à toutes les informations du système solaire.
Les caractéristiques d'un système de gestion de batterie BMS
Chaque BMS pour batteries lithium possède ses propres caractéristiques. Cependant, ses deux principales fonctions sont la protection et la gestion de la capacité de la batterie. La protection de la batterie repose sur une protection électrique et thermique.
La protection électrique signifie que le système de gestion de la batterie s'arrête si la zone de fonctionnement sûre (ZFS) est dépassée. La protection thermique peut être une régulation de température active ou passive pour maintenir la batterie dans sa ZFS.
Concernant la gestion de la capacité des batteries, le BMS des batteries lithium est conçu pour maximiser leur capacité. Sans gestion de la capacité, une batterie finira par devenir inutilisable.
La gestion de la capacité exige que chaque batterie d'un bloc-batterie présente des performances légèrement différentes. Ces différences se manifestent principalement par des taux de fuite. À l'état neuf, un bloc-batterie peut fonctionner de manière optimale. Cependant, avec le temps, les différences de performances entre les cellules se creusent, ce qui peut entraîner une dégradation des performances et des conditions de fonctionnement dangereuses pour l'ensemble du bloc-batterie.
En résumé, le système de gestion de batterie BMS décharge les cellules les plus chargées, évitant ainsi toute surcharge. Il permet également aux cellules les moins chargées de recevoir davantage de courant de charge.
Un BMS pour batteries au lithium redirige également une partie, voire la quasi-totalité, du courant de charge autour des cellules chargées. Ainsi, les cellules les moins chargées reçoivent le courant de charge plus longtemps.
Sans système de gestion de batterie BMS, les cellules chargées en premier continueraient de 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 surintensité. La surchauffe d'une batterie au lithium dégrade considérablement ses performances et, dans le pire des cas, peut entraîner 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, ils visent tous à prendre soin de la batterie. Les catégories les plus courantes sont :
Systèmes BMS centralisés
Un BMS centralisé pour batteries lithium utilise un système de gestion de batterie unique. Toutes les batteries sont connectées directement au BMS. Le principal avantage de ce système est sa compacité et son prix plus abordable.
Son principal inconvénient est que, comme toutes les batteries sont directement connectées au BMS, de nombreux ports sont nécessaires pour se connecter au bloc-batterie. Il en résulte une multitude de fils, de connecteurs et de câbles. Sur un bloc-batterie volumineux, cela peut compliquer la maintenance et le dépannage.
BMS modulaire pour batteries au lithium
À l'instar d'un BMS centralisé, le système modulaire est connecté à une partie dédiée du bloc-batterie. Les unités BMS modulaires sont parfois reliées à un module principal qui surveille leurs performances. Le principal avantage réside dans la simplification du dépannage et de la maintenance. Cependant, un système de gestion de batterie modulaire présente un inconvénient : son coût est plus élevé.
Systèmes BMS 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 BMS passifs
Un BMS passif pour batteries au lithium ne surveille ni le courant ni la tension. Il s'appuie plutôt sur une simple minuterie pour réguler le taux 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 par batterie peut comprendre quelques batteries au lithium, voire des centaines. Il peut avoir une tension nominale allant jusqu'à 800 V et un courant de 300 A ou plus.
Une mauvaise gestion d'un bloc-batterie aussi haute tension pourrait entraîner de graves catastrophes. L'installation d'un système de gestion de batterie BMS est donc essentielle pour assurer la sécurité du fonctionnement du bloc-batterie. Les principaux avantages d'un BMS pour les batteries au lithium sont les suivants :
Fonctionnement sûr
Il est essentiel de garantir le fonctionnement sûr d'une batterie de taille moyenne ou grande. Cependant, même de petits appareils comme les téléphones peuvent prendre feu si un système de gestion de batterie adéquat n'est pas installé.
Fiabilité et durée de vie améliorées
Un système de gestion de batterie garantit que les cellules du pack sont utilisées dans des conditions de fonctionnement sûres. Ainsi, les batteries sont protégées des charges et décharges agressives, ce qui garantit un système solaire fiable et fiable pendant des années.
Grande portée et performances
Un BMS permet de gérer la capacité de chaque unité du pack batterie. Il garantit une capacité optimale. Il prend en compte les variations d'autodécharge, de température et d'usure générale, qui peuvent rendre un pack batterie inutilisable s'il n'est pas contrôlé.
Diagnostic et communication externe
Un BMS permet une surveillance continue et en temps réel d'un pack de batteries. En fonction de l'utilisation actuelle, il fournit des estimations fiables de l'état de santé et de la durée de vie prévue de la batterie. Les informations de diagnostic fournies permettent également de détecter rapidement tout problème majeur avant qu'il ne devienne catastrophique. D'un point de vue financier, cela peut contribuer à une planification adéquate du remplacement du pack.
Réduction des coûts à long terme
Un BMS représente un coût initial élevé, en plus du coût élevé d'une nouvelle batterie. Cependant, la surveillance et la protection qu'il offre garantissent des coûts réduits 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 peut également les aider à prendre des décisions financières judicieuses tout en améliorant la sécurité, la longévité et la fiabilité du bloc-batterie. Ainsi, les propriétaires d'un BMS pour batteries au lithium optimisent leur investissement.
