Cette TechLetter se concentrera sur le système de gestion de batterie (BMS) et toutes les fonctions associées. WATTALPS a développé en interne sa solution BMS complète adaptée aux applications mobiles exigeantes, maîtrisant les spécifications, la conception matérielle, le développement logiciel et le processus de validation. Cela permettra d'illustrer les différentes fonctions qu'un BMS doit inclure.
Fonctionnalités BMS
Le terme BMS ou système de gestion de batterie est utilisé pour désigner de nombreuses fonctions différentes. Cette TechLetter a pour but de clarifier toutes les fonctions couvertes par le BMS. Il est globalement admis que le BMS concerne toutes les fonctions électroniques, matérielles ou logicielles, qui gèrent la batterie. Dans une batterie lithium-ion, les fonctions suivantes peuvent être incluses dans un BMS :
- Sécurité
- Modularité et configuration de la batterie
- Interface avec l'application, la machine ou le véhicule
- Gestion du chauffage et du refroidissement de la batterie
- Connectivité et services liés à la batterie.
Afin de clarifier la définition de ces fonctions, WATTALPS a défini le vocabulaire ci-dessous.
Gestion de la sécurité des batteries (BSM)
Pour garantir la sécurité de votre produit en toutes circonstances
La gestion de la sécurité des batteries a pour but de maintenir les cellules lithium-ion dans une zone de fonctionnement sûre. Comme expliqué dans notre TechLetter sur la sécurité des batteries lithium-ion, la tension, la température et le courant de chaque cellule d'un bloc-batterie doivent être maintenus dans une zone de fonctionnement sûre. Le fonctionnement en dehors de ces zones de sécurité peut entraîner un incendie ou, dans certaines circonstances, une explosion. De tels événements doivent donc être détectés, traités et corrigés avec un haut niveau de fiabilité, en utilisant un processus de développement standard pour les fonctions liées à la sécurité (comme indiqué dans la norme CEI 61508 ou les normes dérivées). Dans la plupart des cas, l'état de sécurité est obtenu lorsque les contacteurs sont ouverts. Néanmoins, certaines applications peuvent entraîner des situations dangereuses lorsque les contacteurs sont ouverts sans avertissement. Il est donc important que le BSMS soit synchronisé avec la stratégie de sécurité de l'application.
Pour répondre à ces problématiques, WATTALPS a développé un BSM présentant les caractéristiques suivantes (liste non exhaustive) :
- Le BSM est développé conformément à la norme ISO 26262 très exigeante, dédiée à la sécurité fonctionnelle des systèmes électroniques automobiles.
- Le fonctionnement du BSM ne peut en aucun cas être modifié par d'autres fonctions du BMS.
- Le BSM peut être adapté à la stratégie de sécurité de l'application.
- Tous les composants électroniques essentiels utilisés dans les fonctions de sécurité sont compatibles avec le niveau de sécurité automobile le plus élevé (ASIL D).
- Le BSM est spécialement adapté pour fonctionner avec la technologie innovante de WATTALPS.
Gestion de la modularité des batteries (BMM) :
Pour réduire les coûts de développement
Développer une seule fois pour plusieurs machines et plusieurs configurations par machine
Le développement d'un système de gestion de batterie nécessite un travail considérable. C'est pourquoi la plupart des BMS sont conçus pour être utilisés sur différents types de batteries. À titre d'exemple, les paramètres suivants peuvent généralement être configurés :
- Capacité de la batterie
- Plage de fonctionnement de la batterie (température, tension, courant)
- Et pour les systèmes modulaires, le nombre de modules de batterie et/ou la configuration électrique (connectés en série ou en parallèle)
- Nombre d'entrées/sorties
Gestion de l'interface batterie (BIM)
Une solution clé en main, adaptée à vos besoins spécifiques avec des coûts de développement réduits.
Le BIM gère l'interface entre la batterie et l'application à laquelle la batterie est connectée. Les fonctions suivantes sont généralement intégrées dans un BIM :
- État de charge (SOC) de la batterie, et parfois état de santé (SOH)
- Stratégie de réveil BMS vs application
- Communication CAN bus avec l'application (ou autres bus équivalents)
- Gestion des modes BMS (veille, charge, etc.)
À titre d'exemple, WATTALPS BIM comprend les fonctions ci-dessus et les suivantes (liste non exhaustive) :
- Courant maximal en charge et en décharge envoyé régulièrement et adapté à chaque situation (température, SOC…)
- Communication en temps réel avec l'application
- Interface de chargeur flexible
- Interface CAN bus flexible
Gestion thermique de la batterie (BTM)
Une solution plug & play pour simplifier les interfaces et le développement
Le BTM gère la température de la batterie afin d'optimiser ses performances, sa durée de vie et sa productivité (pour plus d'informations, consultez notre TechLetter «De la cellule lithium-ion au système de batterie ») :
- Chauffage: le BTM peut activer le chauffage de la batterie afin de permettre la recharge et des performances élevées à basse température.
- Refroidissement ou réfrigération: le BTM peut activer le refroidissement de la batterie afin de permettre une charge rapide et puissance élevée puissance un environnement chaud. Si la température ambiante peut dépasser 45 °C, un refroidisseur peut être nécessaire.
- Égalisation des températures des cellules dans la batterie: les performances de la batterie sont toujours limitées par l'élément le plus faible. Il est donc très important de veiller à ce que la température des cellules soit aussi homogène que possible afin d'obtenir un vieillissement identique. Grâce à la technologie de refroidissement par immersion WATTALPS, la circulation du fluide diélectrique de la batterie permet de garantir facilement un écart de température maximal de 2 °C dans la batterie.
- Capacité de charge rapide: la charge est souvent la phase qui génère le plus de chaleur à l'intérieur de la batterie. Il est donc nécessaire de disposer d'un refroidissement très efficace pour offrir une capacité de charge rapide. La technologie de refroidissement par immersion WATTALPS est la technologie de refroidissement la plus efficace pour les batteries.
Gestion de la connectivité des batteries (BCM)
Pour maîtriser la technologie électrique, améliorer l'expérience client et vos cas d'utilisation
De nombreux objets sont aujourd'hui connectés. Pour une batterie dans une application industrielle, la connectivité est indispensable. La gestion de la connectivité des batteries permettra :
- Mise à jour à distance (Over The Air) du logiciel du système de gestion de batterie afin de bénéficier de toutes les nouvelles fonctionnalités offertes par cette technologie en pleine évolution.
- Diagnostic à distance (Over The Air) pour un service hautement réactif au client final
- Historique d'utilisation permettant d'optimiser la gestion de la flotte et d'assurer une seconde vie à la batterie
- Conseils pour augmenter la durée de vie de la batterie par rapport à l'utilisation.
WATTALPS BCM offre toutes ces fonctionnalités et bien plus encore à la demande.
Test BMS
Le BMS est un composant essentiel de votre équipement, qui a un impact considérable sur ses performances, sa fiabilité et sa sécurité. Il doit donc être soumis à des tests approfondis en matière de CEM, de résistance à un environnement représentatif et d'endurance.
Pour plus d'informations sur le système WATTALPS Full BMS et les batteries WATTALPS, contactez-nous à l'adresse suivante : info@wattalps.com.
