Matériel mis en œuvre :
MPPT Maximum Power Point Tracking ou contrôleur de charge solaire
Les régulateurs de charge sont importants
Un contrôleur de charge solaire joue un rôle important dans la prolongation de la durée de vie de la batterie solaire. Les régulateurs de charge solaires protègent les batteries contre les dangers de surcharge et de décharge complète, ce qui réduit considérablement la durée de vie des batteries.
Le régulateur de charge solaire MPPT est nouspour maintenir la tension aux bornes de la batterie dans des limites acceptables. Le contrôleur de charge MPPT amincit, interrompt ou coupe automatiquement l’alimentation lorsque les batteries sont complètement chargées. Les capacités du contrôleur de charge MPPT vont de 20 A à 100 A et en parallèle pour les grands systèmes, plusieurs contrôleurs de charge peuvent être utilisés. Les contrôleurs MPPT sont équipés d’un affichage de l’état de charge, d’un accès aux données, de fonctions de charge avec égalisation automatique de la batterie.
Contrôleurs MPPT (Maximum Power Point Tracking): maintiennent des niveaux de puissance optimaux entre les panneaux solaires et la batterie. Les contrôleurs MPPT sont très efficaces, en particulier par temps froid, et sont disponibles dans une large gamme de modèles.
Voir livre P.39
BATTERIES
Plomb ou Li-Ion
Plomb
Li-Ion
Le système de gestion de la batterie (BMS) est une technologie dédiée à la surveillance d’un bloc de batteries, qui est un assemblage de cellules de batterie, organisées électriquement dans une configuration matricielle ligne x colonne pour permettre la fourniture d’une gamme ciblée de tension et de courant pendant une certaine durée, en fonction des scénarios de charge prévus.
e système est l’élément essentiel pour une batterie. Les batteries ont besoin d’entretien, en tant qu’outil composé de produits chimiques et qui peuvent mener à la dégradation de l’environnement en cas d’expiration. Le choix du système BMS sera dépendamment lié à la durée de vie de la batterie. Cette technique de contrôle consiste à configurer des paramètres nécessaires au fonctionnement de la batterie. Le BMS peut aussi contrôler la charge de la batterie.
De son nom anglais « Battery Management System », le BMS ou système de contrôle des batteries d’accumulateurs est un système électronique qui permet de contrôler la charge et souvent la décharge des accumulateurs d’une batterie. Le système BMS est indispensable pour la sécurité optimale et permettre à la batterie de résister pendant une longue durée. Il équilibre aussi les capacités de la batterie et entretient les sous-tensions ou les surtensions. Il surveille aussi la température, l’état de santé, le courant de la batterie d’accumulateur. Il existe deux types de systèmes BMS : Le BMS actif et le BMS passif.
Le Battery Management System actif est un système permettant de gérer les diminutions des coûts de surdimension, la réduction de son poids et sa forme. Ce système BMS permet aussi de diminuer le temps de chargement et de prolonger la durée de vie de la batterie. Il facilite aussi l’utilisation, car avec des applications réservées aux véhicules industriels et électriques, il peut prolonger la durée de vie d’une batterie jusqu’à 30 %. Pour obtenir un bon équilibrage, il offre un fort courant bien supérieur aux systèmes conventionnels.
Le Battery Management System est dit passif, car l’utilisation de la dispersion de chaleur, par l’intermédiaire des résistances, permet de corriger les différents états de charge entre les cellules et d’uniformiser leur niveau d’énergie. Ce système BMS est moins avantageux que l’actif. Pour le passif, on utilise davantage des composants électroniques pour équilibrer les accumulateurs. Dans le système passif, lorsque la cellule se décharge complètement, l’énergie de la batterie sera dispersée dans la résistance. Ce qui permet aux autres accumulateurs de se niveler et de s’équilibrer. Mais en cas de déséquilibre intense, remettre l’ensemble des cellules sera bien difficile et parfois même impossible. Pour mener à bien le processus, il faut tenir compte d’une bonne aération du système BMS. Pour le système passif, l’énergie accumulée est réutilisée, c’est pourquoi on obtient un fort courant d’équilibrage, or pour l’actif, l’énergie est redistribuée entre les cellules.
Le système de contrôle des batteries d’accumulateurs (Battery Management System ou BMS en anglais, ou encore Boitier État de Charge Batterie ou BECB en français) est un système électronique permettant le contrôle et la charge des différents éléments d’une batterie d’accumulateurs.
Fonctions
Moniteur
Un BMS est un élément indispensable sur tous les packs batteries. Il surveille l’état de différents éléments de la batterie, tels que :
Le BMS permet dans certains cas de recharger la batterie en redirigeant l’énergie récupérée lors du freinage vers le pack batteries.
Calcul
Un BMS permet le suivi de données telles que :
Un BMS protège sa batterie en l’empêchant de fonctionner en dehors de sa plage de fonctionnement typique :
Le BMS empêche la batterie de fonctionner en dehors de sa plage de fonctionnement typique, grâce à :
Afin d’optimiser les capacités de la batterie et d’empêcher les sous-tensions ou surtensions, le BMS veille activement à l’équilibrage des charges de toutes les cellules de la batterie.
Le BMS équilibre les cellules grâce :
Il existe différents types de BMS qui peuvent varier en fonction de la complexité et des performances demandées :
Simples régulateurs passifs permettant d’atteindre un équilibre entre chacune des cellules en « by-passant » certaines cellules lorsque leur tension atteint un certain niveau
Régulateurs actifs intelligents permettant d’allumer et d’interrompre une partie du chargement afin de réaliser l’équilibrage de charge
BMS complet signalant l’état de la batterie grâce à l’affichage, et protégeant la batterie d’un dysfonctionnement.
Les BMS peuvent être organisés en trois catégories :
Les BMS centralisés : un seul contrôleur est connecté à des cellules de batterie à travers une multitude de fils.
Les BMS distribués : un contrôleur est installé sur chaque cellule, avec seulement un câble de communication unique entre la batterie et le contrôleur ;
Les BMS modulaires : plusieurs contrôleurs reliés à un certain nombre de cellules, accompagnés d’une communication entre les contrôleurs.
Les BMS centralisés sont plus économiques, moins flexibles, et sont accompagnés d’une multitude de fils de connexion. Les BMS distribués sont généralement plus chers, plus simples à installer, et ont un aspect plus propre. Les BMS modulaires offrent un bon compromis entre les avantages et les inconvénients des deux autres topologies.
Les exigences relatives à un BMS dans les applications mobiles (comme pour les véhicules électriques) et les applications stationnaires (comme pour les panneaux photovoltaïques ou les éoliennes) sont différentes, en particulier par rapport au poids ou à l’espace utilisé, de sorte que les intégrations matérielles et logicielles doivent être adaptées à l’utilisation spécifique de chaque produit. Dans le cas des véhicules électriques ou hybrides, le BMS est seulement un sous-système et ne peut pas fonctionner comme un périphérique autonome. Il doit communiquer avec au moins un chargeur (ou infrastructure de charge), une charge, une gestion thermique et un sous-systèmes d’arrêt d’urgence. Par conséquent, pour avoir un bon design de BMS dans un véhicule, il faut l’intégrer avec les sous-systèmes. Certaines applications mobiles (comme pour les chariots de matériel médical, les fauteuils roulants motorisés, les scooters et les chariots élévateurs à fourche) ont souvent du matériel externe de charge, mais le BMS à bord doit toujours être étroitement intégré avec le chargeur externe lors de sa conception.