Pourquoi l'équilibrage de la batterie est-il important pour les batteries?

Les systèmes de batteries de puissance automobile sont composés de plusieurs cellules individuelles connectées en série pour répondre à des exigences spécifiques de tension et de puissance. En utilisation pratique, en raison des variations entre les cellules individuelles, la capacité de l'ensemble du bloc batterie est limitée par la capacité de la cellule la plus faible. Dans un bloc connecté en série, bien que le courant traversant chaque cellule soit identique, les différences de capacité entraînent des profondeurs de décharge variables ; les cellules à haute capacité ont tendance à être sous-chargées et sous-déchargées, tandis que les cellules à faible capacité sont sujettes à la surcharge et à la sur-décharge. Par conséquent, les cellules à haute capacité se dégradent lentement et durent plus longtemps, tandis que les cellules à faible capacité se dégradent plus rapidement et ont une durée de vie plus courte. Cette disparité s'accentue avec le temps, conduisant finalement à une défaillance prématurée de l'ensemble du bloc batterie en raison de la défaillance des cellules à faible capacité.

Le Testeur de bloc batterie ACEY peut mesurer la capacité, la durée de vie en cycle et les performances de charge-décharge du bloc batterie.

L'objectif fondamental de l'équilibrage est de "rogner les pics et de remplir les vallées". Cela implique l'utilisation de circuits externes pour réguler les courants de charge et de décharge pendant les périodes de charge, de décharge ou de veille afin d'assurer une tension constante entre les cellules pendant le fonctionnement, prolongeant ainsi l'autonomie du véhicule et la durée de vie du bloc batterie.

Le phénomène par lequel les performances d'un bloc batterie déclinent en raison de variations de performance entre les cellules individuelles est généralement appelé "désadaptation des cellules" ou "déséquilibre". Dans la plupart des cas, ce déséquilibre découle d'imperfections dans les processus de fabrication et les méthodes de test plutôt que de changements dans les propriétés chimiques intrinsèques des cellules. Même lorsque les cellules sont triées et appariées après la production, des déséquilibres peuvent toujours survenir – par exemple, des taux d'autodécharge différents peuvent entraîner des déséquilibres de capacité pendant les périodes de veille, tandis que des résistances internes variables peuvent entraîner la surcharge de cellules spécifiques pendant le processus de charge.
Pour réaliser le contrôle d'équilibrage des cellules individuelles, l'équilibreur sert de composant central du système de gestion de batterie (BMS) ; sans équilibreur, le système de gestion – même avec accès aux données de mesure – serait incapable de prendre des mesures correctives, rendant le concept de "gestion" dénué de sens.

I. Modèle de base de la gestion du contrôle d'équilibrage

Le modèle de contrôle d'équilibrage discuté dans ce chapitre s'applique aux blocs batteries avec une configuration en série, en supposant un total de *n* cellules dans le bloc. Comme l'illustre ce modèle, la capacité et l'état de charge (SOC) des cellules individuelles dans le bloc peuvent varier à tout moment, nécessitant une gestion du contrôle d'équilibrage pour les blocs batteries de puissance. Pour les véhicules électriques, l'incohérence entre les cellules de batteries de puissance est inévitable, principalement en raison des deux facteurs suivants :

• Incohérences résultant du processus de fabrication des batteries.
• Incohérences causées par les environnements d'exploitation.

II. Classification de la gestion du contrôle d'équilibrage

Il existe une grande variété de méthodes de contrôle d'équilibrage de batterie, avec de nouvelles méthodes apparaissant constamment. La classification de ces méthodes est difficile car différents critères de classification donnent des résultats différents. Le tableau ci-dessous résume les critères de classification courants et leurs types correspondants.

III. Importance de la gestion du contrôle d'équilibrage

1. La gestion du contrôle d'équilibrage contribue à augmenter la capacité globale du bloc batterie.
Considérez un bloc batterie composé de quatre cellules (B1, B2, B3, B4). Supposons que leurs capacités nominales soient identiques (C1=C2=C3=C4=Cmax) ; cependant, en raison de facteurs tels que des taux d'autodécharge variables, leurs capacités initiales diffèrent avant un cycle de charge – spécifiquement, supposons que B2 ait la capacité initiale la plus élevée et B3 la plus basse. Étant donné que les cellules sont connectées en série, la capacité restante du bloc diminue uniformément ; avec le temps, cependant, un déséquilibre se développe. Le contrôle d'équilibrage permet d'augmenter la capacité utilisable globale.

2. La gestion du contrôle d'équilibrage contribue à réguler la profondeur de charge et de décharge des cellules de batteries de puissance.
Premièrement, la gestion de l'équilibrage améliore la sécurité de la batterie. Sans gestion de l'équilibrage de charge, considérons ce scénario : parmi les quatre cellules, une (B2) approche de la pleine charge (c'est-à-dire que son état de charge, ou SOC, dépasse 95%). En raison de la force électromotrice et des caractéristiques de résistance interne, sa tension de fonctionnement augmente rapidement, la rendant susceptible de surcharge.

Deuxièmement, la gestion de l'équilibrage prolonge la durée de vie de la batterie. Troisièmement, la gestion de l'équilibrage permet un vieillissement uniforme de la batterie, améliorant ainsi la cohérence de l'état de santé (SOH). L'incohérence du SOH pose des difficultés au système de gestion de batterie ; elle complique la tâche déjà difficile d'estimation de la charge restante de la batterie (ou de l'état de charge, SOC) et entrave la mise en œuvre de stratégies de charge optimisées pour le bloc batterie. Pour améliorer la cohérence du SOH dans tout le bloc, les facteurs influençant le vieillissement de la batterie doivent affecter chaque cellule individuelle aussi également que possible ; la mise en œuvre d'un contrôle d'équilibrage pour assurer une profondeur de décharge (DOD) constante entre les cellules est une méthode efficace pour obtenir un vieillissement uniforme. Le contrôle d'équilibrage maintient une profondeur de décharge constante pendant le fonctionnement, ce qui non seulement prolonge la durée de vie globale en cycle du bloc batterie – comme mentionné précédemment – mais assure également une dégradation uniforme, résultant en des valeurs de SOH relativement similaires entre toutes les cellules.

À propos de nous

Acey New Energy est spécialisé dans la recherche et la fabrication d'équipements haut de gamme pour les batteries lithium-ion. Nous pouvons fournir une solution complète pour la ligne de production de batteries lithium-ion pour batteries cylindriques/prismatiques. Si vous êtes intéressé par des testeurs de blocs batteries ou des égaliseurs de batterie, veuillez nous contacter.