Un système de gestion de batterie (BMS) joue un rôle essentiel pour garantir le fonctionnement sûr et efficace des batteries lithium-ion, notamment les batteries LFP et les batteries lithium-ion ternaires (NCM/NCA). Son rôle principal est de surveiller et de réguler divers paramètres de la batterie, tels que la tension, la température et le courant, afin de garantir son fonctionnement dans les limites de sécurité. Le BMS protège également la batterie contre les surcharges, les décharges excessives et le fonctionnement hors de sa plage de température optimale. Dans les packs de batteries comportant plusieurs séries de cellules (chaînes de batteries), le BMS gère l'équilibrage de chaque cellule. En cas de défaillance du BMS, la batterie est 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 surcharge ou la décharge excessive de la batterie. La surcharge est particulièrement dangereuse pour les batteries à haute densité énergétique comme les batteries au lithium ternaire (NCM/NCA), en raison de leur sensibilité à l'emballement thermique. Ce phénomène se produit lorsque la tension de la batterie dépasse les limites de sécurité, générant un excès de chaleur susceptible de provoquer une explosion ou un incendie. Une décharge excessive, en revanche, peut endommager définitivement les cellules, notamment les batteries LFP, qui peuvent perdre leur capacité et présenter de mauvaises performances après une décharge profonde. Dans les deux cas, 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, ces deux types de batteries nécessitent une gestion rigoureuse de la température. Un BMS fonctionnel surveille la température de la batterie et veille à ce qu'elle reste dans une plage de sécurité. Une défaillance du BMS peut entraîner une surchauffe, déclenchant une dangereuse réaction en chaîne appelée emballement thermique. Dans un bloc-batterie composé de plusieurs séries de cellules (chaînes de batteries), l'emballement thermique peut se propager rapidement d'une cellule à l'autre, entraînant une défaillance catastrophique. Pour les applications haute tension comme les véhicules électriques, ce risque est amplifié par une densité énergétique et un nombre de cellules bien plus élevés, ce qui accroît le risque de conséquences graves.
3. Déséquilibre entre les cellules de la batterie
Dans les packs de batteries multicellulaires, notamment ceux à haute tension comme ceux des véhicules électriques, l'équilibrage de la tension entre les cellules est crucial. Le BMS est chargé de garantir l'équilibrage de toutes les cellules d'un pack. En cas de défaillance du BMS, certaines cellules peuvent être surchargées tandis que d'autres restent sous-chargées. Dans les systèmes à plusieurs chaînes de batteries, ce déséquilibre non seulement réduit l'efficacité globale, mais constitue également un risque pour la sécurité. Les cellules surchargées, en particulier, risquent de surchauffer, ce qui peut entraîner une défaillance catastrophique.
4. Perte de surveillance et d'enregistrement des données
Dans les systèmes de batteries complexes, tels que ceux utilisés dans le stockage d'énergie ou les véhicules électriques, un BMS surveille en permanence les performances de la batterie, enregistrant des données sur les cycles de charge, la tension, la température et l'état de chaque cellule. Ces informations sont essentielles pour comprendre l'état de santé des packs de batteries. En cas de défaillance du BMS, cette surveillance critique s'interrompt, rendant impossible le suivi du fonctionnement des cellules. Pour les systèmes de batteries haute tension comportant de nombreuses séries de cellules, l'impossibilité de surveiller l'état des cellules peut entraîner des pannes inattendues, telles qu'une perte de puissance brutale ou des événements thermiques.
5. Panne de courant ou efficacité réduite
Un BMS défaillant peut entraîner une baisse d'efficacité, voire une panne de courant totale. Sans une gestion adéquatetension, la température et l'équilibrage des cellules, le système peut s'arrêter pour éviter d'autres dommages. Dans les applications oùchaînes de batteries haute tensionsont impliqués, comme les véhicules électriques ou le stockage d'énergie industriel, cela pourrait entraîner une perte soudaine de puissance, posant des risques importants pour la sécurité. Par exemple, unlithium ternaireLa batterie peut s'arrêter de manière inattendue pendant qu'un véhicule électrique est en mouvement, créant des conditions de conduite dangereuses.
Date de publication : 11 septembre 2024
