Intégration système BMS – Véhicule : les 5 choses à savoir

Quelles sont les caractéristiques essentielles qu’un système BMS (Battery Management System) évolué doit avoir afin d’exercer au mieux la fonction de véritable cerveau d’une batterie au lithium ?

Vous êtes au bon endroit pour le découvrir.

Nous avons déjà largement illustré à quoi sert et comment fonctionne l’équilibrage d’une batterie au lithium, l’une des fonctions fondamentales du BMS dans une batterie, et nous nous sommes concentrés sur les principales différences entre les fonctionnalités des systèmes BMS traditionnels et le système d’équilibrage de Flash Battery, le Flash Balancing System.

En savoir plus ici : Système BMS des batteries au lithium : qu’est-ce que c’est et quel est son rôle en ce qui concerne l’équilibrage.

En plus de l’équilibrage, quelles sont les 5 autres fonctions d’un système BMS intelligent ?

Le bon équilibrage d’une batterie au lithium est sans aucun doute la fonction la plus importante d’un système BMS, un processus essentiel pour garantir une efficacité maximale et une capacité élevée durant tout le cycle de vie de la batterie.

Le Flash Balancing System de Flash Battery, en agissant de manière active et passive, avec une puissance d’équilibrage très supérieure par rapport aux systèmes BMS traditionnels (20A), non seulement en fin de cycle, mais également de manière active durant la charge et la décharge, garantit un délai d’équilibrage ultra-rapide et assure toujours une autonomie maximale des batteries au lithium Flash Battery.

Mais le système BMS va plus loin : il est désormais communément considéré comme le « cerveau » d’une batterie au lithium et est en mesure de gérer la sécurité et l’autonomie d’un véhicule électrique de manière intelligente, en mesurant et en analysant des informations fondamentales pour son fonctionnement.

S’il est conçu de manière attentive et minutieuse, il garantit la stabilité des performances dans le temps, prévient d’éventuelles anomalies, effectue un auto-diagnostic et une maintenance préventive, fournissant un contrôle complet de la batterie.

En plus de l’équilibrage, les autres principales fonctions d’un système BMS intelligent sont donc :

1. Contrôler en temps réel tous les paramètres de la batterie

L’électronique doit être en mesure de contrôler en temps réel toutes les températures et les tensions de chaque cellule, en mesurant le flux de courant entrant ou sortant de la batterie. En fonction des valeurs lues, le système BMS batterie prendra des décisions stratégiques afin de gérer au mieux la charge, la décharge ou simplement une période prolongée d’inactivité.

2. Envoyer des informations à l’unité centrale du véhicule, au contrôle moteur ou à l’écran embarqué

Contrairement aux batteries au plomb, où l’électronique de la machine définissait l’état de la batterie en lisant uniquement la tension totale, dans les batteries au lithium c’est la batterie elle-même qui envoie au format numérique toutes les informations la concernant.

Parmi les nombreuses données transmises, les principales sont :

• l’état de charge (SoC), c’est-à-dire le niveau de batterie restant ;
• les données de vie de la batterie, le nombre d’AH délivrés et les cycles de vie ;
• les signaux pour la gestion d’actions particulières, par exemple, la désactivation de certaines fonctionnalités de la machine en fonction de l’état de charge ou de la température.

3.Commander le chargeur

Dans les batteries au lithium, le chargeur est une simple alimentation qui délivre le courant demandé par la batterie ; la courbe de charge est effectuée par la batterie en fonction des besoins de chaque cellule. Le protocole de communication entre le chargeur et la batterie est ordinairement de type CANBUS. Si au contraire des standards automobiles sont utilisés, comme la charge CCS Combo (le standard européen pour la recharge de véhicule), le protocole utilise une communication Power line.

4. Chauffer et refroidir la batterie au lithium

En fonction de l’application et des lieux d’utilisation, la batterie peut être dotée de systèmes de chauffage ou de refroidissement, le système BMS interne de la batterie s’occupe de leur activation et de leur désactivation en fonction des besoins de la batterie et de l’état de la machine.

5. Effectuer une analyse préventive durant tout le cycle de vie de l’engin

En plus des fonctions susmentionnées, les systèmes BMS les plus évolués sont chargés de collecter toutes les données les plus importantes, de les envoyer dans le cloud et de les analyser.

Flash Battery a développé le Flash Data Center, sa plateforme qui analyse quotidiennement tous les cycles de charge et de décharge des batteries interconnectées. Grâce à des algorithmes d’intelligence artificielle, le Flash Data Center prévient d’éventuelles anomalies avant qu’elles ne surviennent, en envoyant des alertes automatiques au service center Flash Battery et évitant ainsi des arrêts de machines coûteux.

Un système BMS pour interpréter les besoins spécifiques d’un véhicule électrique spécial : le cas de la bétonnière hybride Energya

Nous avons énuméré les caractéristiques pour un fonctionnement « standard » d’un bon système BMS à l’intérieur d’une batterie au lithium, mais nous savons bien que le monde des machines industrielles et des véhicules électriques se compose pour la majeure partie d’engins spéciaux, qui ont des besoins très spécifiques.

C’est pourquoi il est essentiel de faire confiance à des fabricants de batteries au lithium qui réalisent en interne l’électronique de contrôle ; s’adresser à de simples assembleurs signifierait rallonger énormément les délais de développement du prototype tout comme les délais d’intervention en cas d’assistance.

Examinons un cas réel :

Afin de confirmer le développement durable comme l’une des valeurs phares dans la réalisation de ses produits, Cifa Spa, leader depuis 2011 dans la production de bétonnières, de pompes automotrices et de centrales à béton, a fait confiance à l’expérience de Flash Battery pour l’électrification de ses engins, dont la bétonnière hybride Energya et le premier malaxeur à pompe hybride rechargeable au monde, le Magnum MK28E.

Les deux projets ont demandé un important travail d’étude à quatre mains, visant à développer une batterie personnalisée en mesure de répondre aux demandes de l’application : rendre hautement performantes les charges rapides et augmenter la résistance aux facteurs climatiques comme aux stress mécaniques que des engins spéciaux de ce type doivent supporter durant leur utilisation quotidienne.

La conception d’un système BMS sur mesure

En plus de la mécanique dédiée, le système BMS a lui aussi été développé ad hoc pour répondre aux besoins du véhicule : à travers le système BMS, la batterie contrôle en effet la charge des batteries à bord et, dans le même temps, la charge d’un chargeur plus rapide au sol en ligne avec les standards automobiles.

La batterie au lithium dialogue avec l’unité centrale du véhicule qui transmet à son tour les informations pour l’écran et la gestion de la puissance des moteurs à traction/fonctions spécifiques (par exemple pour faire tourner le tonneau ou pour pomper le béton). Enfin, la batterie contrôle les générateurs, le système de chauffage intégré et la résistance d’isolement, pour garantir la sécurité de l’engin.

Le système BMS est le premier allié de la formule chimique de la batterie au lithium

Un système BMS batterie intelligent joue un rôle fondamental dans la bonne gestion des performances et la vie d’une batterie au lithium, mais nous ne devons pas oublier que son travail va de pair avec celui d’un autre allié important : la formule chimique.

Un bon système BMS peut faire la différence dans l’exploitation optimale de la formule chimique au lithium choisie, extrêmement importante dans la définition des bonnes performances d’une batterie au lithium.

Grâce au BMS batterie, la formule chimique peut être améliorée, garantissant fiabilité et performances constantes dans le temps : cela se traduit par un engin qui perd le moins possible en termes de state of health (SoH – état de santé) ou de range. Les performances sont inaltérées à différentes températures, car le logiciel est en mesure de gérer et de contrôler tous les dispositifs qui entourent la batterie et, s’il est bien conçu avec une partie hardware, d’aider à réduire les temps de charge, comme dans le cas de notre Flash Balancing System.