L'équilibrage des cellules est une technique fondamentale qui améliore la durée de vie d'une batterie en maximisant la capacité d'un bloc-batterie composé de plusieurs cellules en série. En veillant à ce que toutes les cellules aient un état de charge similaire, l'équilibrage des cellules garantit que toute l'énergie de la batterie est disponible pour être utilisée. Dans cet article, nous verrons comment l'équilibrage des cellules améliore la durée de vie des batteries et nous examinerons les méthodes actives et passives d'équilibrage des cellules.

L'équilibre des cellules et son importance

L'équilibrage des cellules est une fonction clé dans un système de gestion de batterie, comme ceux que l'on trouve dans les batteries lithium-ion, les véhicules électriques et les applications de stockage d'énergie. 

Les cellules individuelles d'un bloc-batterie ont souvent des capacités et des caractéristiques différentes. États de charge SOC. Sans redistribution de la charge, la décharge doit s'arrêter lorsque la cellule ayant la capacité la plus faible devient vide, même si les autres ne le sont pas encore, ce qui limite la capacité d'alimentation de la batterie.

Si l'équilibrage des cellules n'est pas effectué, il y a un point faible dans la cellule ayant la capacité la plus faible. En ce sens, le BMS a cette fonction principale, ainsi que d'autres fonctions vitales telles que le contrôle thermique, la charge et d'autres facteurs qui maximisent la durée de vie du bloc-batterie.

Comment l'équilibrage des cellules améliore-t-il la durée de vie des batteries ?

L'équilibrage des cellules améliore la durée de vie de la batterie en veillant à ce que toutes les cellules d'un bloc-batterie aient un état de charge similaire. 

D'une part, l'équilibrage des cellules garantit que toutes les cellules de la batterie sont déchargées de manière équilibrée, ce qui permet d'utiliser au maximum la capacité totale du bloc-batterie.

En outre, l'équilibrage des cellules empêche que certaines cellules soient surchargées ou déchargées plus que d'autres, ce qui pourrait les endommager irrémédiablement et réduire la durée de vie de la batterie.

Le risque d'emballement thermique causé par une surcharge ou une décharge excessive est également réduit, ce qui permet de maintenir la température de la batterie dans des limites sûres.

Enfin, elle est importante parce qu'elle minimise les processus de dégradation en empêchant certaines cellules d'être surchargées ou déchargées plus que d'autres, ce qui prolonge la durée de vie de la batterie en maintenant sa capacité et son efficacité au fil du temps.

Il existe deux types d'équilibre cellulaire : l'équilibre actif et l'équilibre passif.

Équilibrage actif des cellules : avantages et limites

L'équilibrage actif des cellules implique le transfert d'énergie d'une cellule à l'autre dans le bloc-batterie. Ce transfert est réalisé par des circuits convertisseurs qui canalisent l'énergie des cellules ayant une tension ou une charge plus élevée vers celles ayant une tension ou une charge plus faible. Les avantages de l'équilibrage actif des cellules sont les suivants

• Améliorer l'utilisation des capacités.
• Efficacité énergétique accrue en évitant la dissipation d'énergie sous forme de chaleur.
• Prolongation de la durée de vie des cellules.
• Équilibrage rapide.

Bien que l'équilibrage cellulaire actif présente un certain nombre d'avantages, il comporte également certaines limites, telles que

• Perte d'énergie lors du transfert de charge (environ 10% à 20%).
• Limitation au transfert de charge d'une cellule supérieure à une cellule inférieure.
• Complexité accrue des algorithmes de contrôle et coût de production plus élevé en raison de la nécessité d'interfaces électroniques de puissance supplémentaires.

Equilibrage passif des cellules : avantages et limites

L'équilibrage passif des cellules consiste à brûler l'énergie excédentaire des cellules les plus chargées à travers des éléments résistifs jusqu'à ce que la charge soit équilibrée entre toutes les cellules. 

Les avantages de l'équilibrage passif des cellules sont les suivants

• Il n'est pas nécessaire d'équilibrer une batterie.
• Il évite de gaspiller l'énergie d'une cellule qui n'en a pas.
• Permet à toutes les cellules d'avoir le même état de charge (SoC).
• Il s'agit d'une approche rentable pour équilibrer les cellules.

L'équilibrage passif des cellules présente également certaines limites :

• Mauvaise gestion thermique.
• Elle n'est pas totalement équilibrée dans l'ensemble du SoC, ce qui signifie que l'énergie excédentaire est gaspillée.
• Faible efficacité de la transmission de puissance en raison des pertes thermiques et de commutation.
• Il n'améliore pas la durée de fonctionnement d'un système alimenté par batterie.

Conclusion

L'équilibrage des cellules d'un bloc-batterie se concentre sur l'adaptation de l'état de charge (SoC) de chaque cellule individuelle, plutôt que sur l'adaptation de leur capacité totale. Si le bloc-batterie est correctement équilibré en usine, le système de gestion de la batterie (BMS) n'a plus qu'à surveiller le courant d'équilibrage. Ceci est d'autant plus avantageux qu'il est possible de construire des packs de batteries déjà équilibrés, ce qui élimine le besoin d'un BMS pour effectuer un équilibrage complet.

L'objectif de toute méthode d'équilibrage est de permettre au bloc-batterie de fonctionner au maximum de ses performances et de prolonger sa capacité utile. Pour ceux qui souhaitent minimiser les coûts et corriger tout déséquilibre à long terme dans le courant d'autodécharge des cellules, l'équilibrage passif est la meilleure option. Avec l'équilibrage passif, une cellule ne peut pas gaspiller l'énergie qu'elle n'a pas. Ce n'est que lorsque la banque d'énergie est entièrement chargéeDe cette manière, une cellule dispose de suffisamment d'énergie pour s'équilibrer, évitant ainsi tout gaspillage inutile d'énergie.

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