Un système de gestion de batterie (BMS)joue un rôle essentiel pour garantir le fonctionnement sûr et efficace des batteries lithium-ion, y compris les batteries LFP et ternaires au lithium (NCM/NCA). Son objectif principal est de surveiller et de réguler divers paramètres de la batterie, tels que la tension, la température et le courant, afin de garantir que la batterie fonctionne dans des limites sûres. Le BMS protège également la batterie contre une surcharge, une décharge excessive ou un fonctionnement en dehors de sa plage de température optimale. Dans les packs de batteries comportant plusieurs séries de cellules (chaînes de batteries), le BMS gère l'équilibrage des cellules individuelles. Lorsque le BMS tombe en panne, la batterie devient vulnérable et les conséquences peuvent être graves.
1. Surcharge ou décharge excessive
L'une des fonctions les plus critiques d'un BMS est d'empêcher la batterie d'être surchargée ou trop déchargée. La surcharge est particulièrement dangereuse pour les batteries à haute densité énergétique comme le lithium ternaire (NCM/NCA) en raison de leur sensibilité à l'emballement thermique. Cela se produit lorsque la tension de la batterie dépasse les limites de sécurité, générant un excès de chaleur pouvant entraîner une explosion ou un incendie. En revanche, une décharge excessive peut causer des dommages permanents aux cellules, en particulier dansPiles LFP, qui peut perdre de sa capacité et présenter des performances médiocres après des décharges profondes. Dans les deux types, l'incapacité du BMS à réguler la tension pendant la charge et la décharge peut entraîner des dommages irréversibles à la batterie.
2. Surchauffe et emballement thermique
Les batteries ternaires au lithium (NCM/NCA) sont particulièrement sensibles aux températures élevées, plus encore que les batteries LFP, réputées pour leur meilleure stabilité thermique. Cependant, les deux types nécessitent une gestion minutieuse de la température. Un BMS fonctionnel surveille la température de la batterie, garantissant qu'elle reste dans une plage de sécurité. Si le BMS tombe en panne, une surchauffe peut se produire, déclenchant une dangereuse réaction en chaîne appelée emballement thermique. Dans une batterie composée de plusieurs séries de cellules (chaînes de batteries), l’emballement thermique peut se propager rapidement d’une cellule à la suivante, entraînant une panne catastrophique. Pour les applications à haute tension comme les véhicules électriques, ce risque est amplifié car la densité énergétique et le nombre de cellules sont beaucoup plus élevés, ce qui augmente la probabilité de conséquences graves.
3. Déséquilibre entre les cellules de la batterie
Dans les batteries multicellulaires, en particulier celles dotées de configurations haute tension telles que les véhicules électriques, l’équilibrage de la tension entre les cellules est crucial. Le BMS est chargé de garantir que toutes les cellules d’un pack sont équilibrées. Si le BMS tombe en panne, certaines cellules peuvent être surchargées tandis que d'autres restent sous-chargées. Dans les systèmes comportant plusieurs chaînes de batteries, ce déséquilibre réduit non seulement l’efficacité globale, mais présente également un risque pour la sécurité. Les cellules surchargées en particulier risquent de surchauffer, ce qui peut entraîner une défaillance catastrophique.
4. Panne de courant ou efficacité réduite
Un BMS défaillant peut entraîner une efficacité réduite, voire une panne de courant totale. Sans une gestion appropriée de la tension, de la température et de l’équilibrage des cellules, le système peut s’arrêter pour éviter d’autres dommages. Dans les applications impliquant des chaînes de batteries haute tension, comme les véhicules électriques ou le stockage d'énergie industriel, cela pourrait entraîner une perte de puissance soudaine, posant des risques de sécurité importants. Par exemple, une batterie ternaire au lithium peut s’éteindre de manière inattendue alors qu’un véhicule électrique est en mouvement, créant ainsi des conditions de conduite dangereuses.
Heure de publication : 23 septembre 2024
