Le saviez-vous ? La surchauffe des batteries est une cause majeure de défaillance des systèmes lithium-ion. En effet, des températures élevées peuvent réduire leur durée de vie jusqu'à 50 % ! C'est là qu'intervient le système de gestion de batterie (BMS) : il ne se contente pas de surveiller les batteries, il prévient activement la surchauffe.
Avec 15 ans d’expérience dans le secteur des batteries au lithium, nous savons que les batteries hautes performances stimulent l’innovation, mais sont également confrontées à des problèmes de surchauffe.
Cet article décompose le cadre de protection complet du BMS et fournit une batterie au lithium plus sûre et plus fiable solutions et services pour les partenaires mondiaux.
Risque de surchauffe de la batterie
Une utilisation intensive prolongée, une surcharge ou une décharge excessive, ainsi qu'une mauvaise dissipation de la chaleur peuvent entraîner une surchauffe de la batterie. Alors, quels sont les risques ?
Forte baisse des performances :
La chaleur accélère la dégradation de l'électrolyte de la batterie et endommage ses électrodes. La batterie conserve donc moins d'énergie et fournit un rendement plus faible. Votre appareil se décharge rapidement et semble lent.
Shorter vie de la batterie:
Si cela se produit souvent, les matériaux clés de la batterie s'usent plus rapidement. Une batterie conçue pour durer des milliers de charges peut tomber en panne après seulement quelques centaines de cycles. Elle vieillit donc prématurément.
Risques graves pour la sécurité :
La surchauffe est le déclencheur le plus direct d'incendies ou d'explosions. Les températures élevées peuvent faire fondre le fin séparateur à l'intérieur de la batterie. Cela entraîne des courts-circuits, qui génèrent encore plus de chaleur. Il s'agit d'une dangereuse réaction en chaîne.
Qu'est-ce que BMS ?
BMS, abréviation de Battery Management System. Vous le trouverez dans tous les produit que nous fabriquonsIl s'agit d'un système de contrôle intelligent installé à l'intérieur de la batterie, agissant comme son « cerveau » et son « centre nerveux ». Fonctionnant 24 h/24 et 7 j/7, il surveille et régule intelligemment la batterie pour garantir sa sécurité et ses performances.
Rôle principal
Le Monitoring
C'est le rôle fondamental du BMS : il collecte en continu des données critiques en temps réel telles que la tension, le courant et la température de la batterie.
Protéger
Il s'agit de la fonction la plus critique du BMS ; elle surveille activement :
- Protection contre les surcharges/décharges excessives
- Protection contre la surchauffe/le refroidissement excessif
- Protection contre les surintensités et les courts-circuits
Équilibrage
Une batterie est composée de plusieurs cellules connectées en série. Au fil du temps, de légères différences de tension et de résistance interne se développent entre ces cellules. Grâce à des méthodes passives (dissipation de l'énergie des cellules à haute tension) ou actives (transfert d'énergie des cellules à haute tension vers les cellules à basse tension), le système garantit que toutes les cellules maintiennent une tension constante. Cela maximise la capacité disponible de la batterie et prévient les défaillances prématurées de certaines cellules, prolongeant ainsi considérablement la durée de vie du système.
Communiquer
Le BMS communique avec les composants internes comme le contrôleur principal, le chargeur et l'écran. Il partage également des données clés, telles que la charge restante, l'état de santé, l'autonomie estimée et les codes d'erreur, avec les utilisateurs ou les systèmes hôtes via des interfaces standard comme le bus CAN ou I₂C. En cas d'anomalie, il vous alerte immédiatement. Il utilise des voyants lumineux, des messages à l'écran ou des alarmes sonores pour attirer votre attention.
Composants clés
- Capteurs : Les capteurs agissent comme les « sens » du BMS, collectant toutes les données brutes de l’environnement externe.
- Contrôleur : Cœur du BMS, il s'agit généralement d'un microprocesseur (MCU). Il reçoit toutes les données des capteurs et utilise des algorithmes complexes intégrés pour calculer avec précision des indicateurs clés tels que l'état de charge (SOC) et l'état de santé (SOH).
- Actionneurs : Ils comprennent des composants tels que les contacteurs (relais), les interfaces du système de refroidissement (commandes de ventilateurs/pompes) et les circuits d'équilibrage. Le BMS s'appuie sur des actionneurs pour exécuter des fonctions critiques comme la protection, l'équilibrage des cellules, la communication et la gestion de la température.
Système de protection de sécurité
Alors, comment le BMS assure-t-il la sécurité ? Voici son fonctionnement.
Établir une fenêtre de contrôle de température en couches
- Plage de fonctionnement normale (20–45 °C) : La batterie fonctionne normalement. Le système de refroidissement fonctionne normalement pour assurer la stabilité.
- Zone d'avertissement (au-dessus de 45 °C) : Le BMS réduit la vitesse de charge ou de décharge, par exemple en passant de 2 °C à 1 °C. Il augmente également le refroidissement pour faire baisser la température.
- Zone de danger (au-dessus de 58 °C pour NMC / 63 °C pour LFP) : Le BMS coupe immédiatement l'alimentation. Il active le refroidissement maximal et envoie une alerte urgente à l'utilisateur.
Contrôle actuel
Le BMS gère soigneusement la quantité d’énergie entrante et sortante.
- Prévention des surcharges : lorsque la batterie est pleine, le BMS indique au chargeur de s'arrêter ou de passer à une charge d'entretien douce.
- Prévention des décharges excessives : Si la tension chute trop dans une cellule, le BMS coupe l'alimentation pour protéger la batterie. Il prévient également l'utilisateur avant que cela ne se produise.
- Limitation du courant de charge/décharge : Si la batterie chauffe sans pour autant surchauffer, le BMS réduit la puissance. Par exemple, il peut passer de charge rapide à charge normale, ou réduisez la puissance du moteur pour éviter les contraintes.
Mécanismes de refroidissement
Lorsque la température monte, le BMS active le refroidissement dédié.
- Refroidissement à air pulsé : les ventilateurs aspirent l’air extérieur pour évacuer la chaleur.
- Refroidissement liquide : Une pompe fait circuler le liquide de refroidissement dans les canaux de la batterie, transférant la chaleur vers un radiateur. Cette méthode est très efficace.
Délestage
Dans les systèmes complexes comme les véhicules électriques, le BMS communique avec l'ordinateur principal. Si la batterie est sollicitée, il peut demander la désactivation des fonctions non essentielles, comme le chauffage des sièges ou la réduction de la climatisation, afin d'alléger la charge et de favoriser la récupération de la batterie.
Mécanismes d'isolement
Les incendies de batteries au lithium peuvent se propager d'une cellule à l'autre. Le BMS intervient pour contenir le problème.
- Isolation électrique : elle utilise des contacteurs ou des fusibles pour déconnecter une cellule, un module ou l'ensemble du pack défectueux du circuit haute tension.
- Isolation thermique : Le bloc-batterie est constitué d'un matériau ignifuge entre les modules. Cela ralentit la propagation de la chaleur et permet une meilleure réaction.
Processus de récupération
Après un incident thermique, le système ne redémarre pas automatiquement. Il suit des étapes strictes :
- Stabilité de la température : toutes les cellules doivent rester dans la plage de température sûre pendant une durée définie.
- Vérification de la cause première : Le BMS vérifie que le déclencheur initial a disparu. Si le défaut persiste, le système reste verrouillé.
- Réinitialisation manuelle par un technicien : après des événements graves, un expert qualifié doit examiner les journaux de défauts, tester la batterie et effacer les codes d'erreur avant que le système puisse être réutilisé.
Conclusion
La sécurité et la fiabilité sont désormais des priorités absolues sur le marché mondial des batteries au lithium. Le BMS agit comme un « gardien intelligent », offrant une protection complète, des alertes précoces à l'isolation, pour améliorer la sécurité et prolonger la durée de vie des batteries. Nous associons une technologie BMS avancée aux besoins concrets de nos clients, pour fournir des batteries de haute qualité et collaborer à l'échelle mondiale afin de développer des solutions énergétiques vertes plus sûres.
Si vous recherchez des solutions de batteries au lithium sûres, fiables et technologiquement avancées, veuillez nous contacter maintenantNous sommes impatients de discuter de la manière dont nous pouvons travailler ensemble.
